半乳糖凝集素3结合蛋白(LGALS3BP)缺失通过降低转化生长因子-β1(TGF-β1)可用性减轻肝纤维化并抑制肝癌发生

Galectin 3-binding protein (LGALS3BP) depletion attenuates hepatic fibrosis by reducing transforming growth factor-β1 (TGF-β1) availability and inhibits hepatocarcinogenesis

作者信息Dae-Hwan Kim, Minjeong Sung, Myong-Suk Park, Eun-Gene Sun, Sumin Yoon, Kyung Hyun Yoo, Kamalakannan Radhakrishnan, Sung Yun Jung, Woo-Kyun Bae, Sang-Hee Cho, Ik-Joo Chung
PMID39073023
发布时间2024-10
DOI10.1002/cac2.12600

实验完整度

高

包含细胞实验、多种小鼠模型(CCl4纤维化、HFMCD MASH、DEN-HFD肝癌)、患者样本及相关组学分析,并通过功能获得和功能丧失实验验证机制。

主要模型

小鼠原代肝细胞(LGALS3BP-KI/KO) 小鼠肝癌细胞系Hepa-1c1c7 人肝癌细胞系HepG2、Hep3B、SNU449 肝细胞特异性LGALS3BP敲入/敲除小鼠模型

重点核对

LGALS3BP与TGFB1表达的正相关性在TCGA和CNUHH HCC患者样本中验证。 rLGALS3BP处理诱导Hepa-1c1c7细胞中TGFB1表达和Smad2磷酸化。 LGALS3BP-KI小鼠在CCl4诱导纤维化模型中纤维化加重,LGALS3BP-KO小鼠纤维化减轻。 LGALS3BP与ITGαV的物理相互作用通过免疫共沉淀和PLA验证。 JUNB敲低或ITGαV抑制剂GLPG0187处理阻断rLGALS3BP诱导的TGFB1表达。

摘要

背景:升高的半乳糖凝集素3结合蛋白(LGALS3BP)血清水平已被用于评估肝纤维化分期和肝细胞癌(HCC)的严重程度。考虑到转化生长因子-β1(TGF-β1)在这些疾病发生中的关键作用,本研究检验了LGALS3BP调节TGF-β1信号通路的假设。方法:分析了代谢功能障碍相关脂肪性肝炎(MASH)和HCC患者中LGALS3BP和TGFB1的表达水平。采用多种组学技术,如RNA测序、转座酶可及染色质测序和液相色谱-串联质谱蛋白质组学,来鉴定LGALS3BP-TGF-β1轴的调控机制。在条件性LGALS3BP敲入和LGALS3BP敲除小鼠中研究了LGALS3BP改变TGF-β1信号传导的作用。结果:在MASH和HCC患者中,LGALS3BP和TGFB1的水平呈正相关。在HCC细胞中,炎症细胞因子干扰素α刺激LGALS3BP或在肝细胞中异位过表达LGALS3BP促进了TGFB1的表达水平。在肝细胞特异性LGALS3BP敲入小鼠的肝脏中观察到纤维化加重,TGFB1水平升高。LGALS3BP直接结合并组装整合素αV,这是从细胞外潜伏复合物中释放活性TGF-β1所必需的整合介质,伴有重排的F-肌动蛋白细胞骨架。释放的TGF-β1激活JunB转录因子,进而促进TGF-β1正反馈环。肝细胞中LGALS3BP缺失下调了TGF-β1信号传导和CCl4诱导的纤维化。此外,LGALS3BP缺失通过限制纤维化TGF-β1的可用性阻碍了肝癌发生。结论:LGALS3BP通过控制TGF-β1信号通路在肝纤维化和癌变中发挥关键作用,使其成为TGF-β1相关疾病有前景的治疗靶点。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
LGALS3BP是否以及如何调节TGF-β1信号通路,从而影响肝纤维化和肝癌发生?
核心机制
LGALS3BP通过结合并组装整合素αV,促进F-肌动蛋白细胞骨架重排,产生拉伸力释放活性TGF-β1,活性TGF-β1激活JunB,JunB结合TGFB1启动子促进其转录,形成正反馈环路。
主要证据
细胞实验中rLGALS3BP诱导TGFB1表达和Smad2磷酸化;LGALS3BP-KI小鼠肝纤维化加重,LGALS3BP-KO小鼠纤维化减轻;LC-MS/MS和Co-IP显示LGALS3BP与ITGαV相互作用;ChIP-qPCR证明JunB结合TGFB1启动子;GLPG0187和Defactinib抑制TGF-β1释放。
研究意义
LGALS3BP是TGF-β1相关疾病(如肝纤维化和肝癌)的潜在治疗靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

临床样本相关性分析

评估LGALS3BP与TGFB1在HCC患者中的表达相关性。

分析TCGA和CNUHH HCC患者肿瘤和癌旁组织中LGALS3BP与TGFB1的表达及相关性。

2

细胞水平验证LGALS3BP对TGFB1的调控

验证LGALS3BP是否能直接诱导TGFB1表达。

用rIFN-α或rLGALS3BP处理HCC细胞系,检测TGFB1表达;使用siRNA敲低LGALS3BP观察对TGFB1的影响;RNA-seq分析rLGALS3BP处理后的差异表达基因。

3

体内功能验证:LGALS3BP过表达加重纤维化

验证肝细胞特异性过表达LGALS3BP是否加重CCl4诱导的肝纤维化。

利用LGALS3BP-KI小鼠(Alb-Cre)腹腔注射CCl4诱导纤维化,通过组织学染色、Western blot和qPCR检测纤维化标志物和TGF-β1信号通路。

4

机制研究:LGALS3BP与ITGαV相互作用释放活性TGF-β1

阐明LGALS3BP如何释放活性TGF-β1并激活JunB。

通过LC-MS/MS鉴定LGALS3BP相互作用蛋白,Co-IP验证LGALS3BP与ITGαV的结合;使用GLPG0187和Defactinib抑制ITGαV和FAK,检测TGF-β1释放;ATAC-seq和ChIP-qPCR分析JunB结合TGFB1启动子;免疫荧光检测F-肌动蛋白重排。

5

体内功能验证:LGALS3BP缺失减轻纤维化和肝癌发生

验证LGALS3BP缺失是否减轻肝纤维化和肝癌发生。

使用LGALS3BP-KO小鼠建立CCl4诱导肝纤维化模型和DEN-HFD诱导肝癌模型,通过组织学、ELISA和qPCR评估纤维化和肿瘤负荷。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
杜氏改良Eagle培养基Gibco--
最低必需培养基Sigma-Aldrich--
RPMI-1640培养基Sigma-Aldrich--
α-最低必需培养基Gibco--
胎牛血清Sigma-Aldrich--
青霉素-链霉素Invitrogen--
Percoll分离液Sigma-Aldrich--
重组干扰素α----
重组LGALS3BPR&D Systems5608-GA
重组TGF-β1----
GLPG0187MedChemExpressHY-100506
DefactinibMedChemExpressHY-12289
小鼠Mac-2结合蛋白检测试剂盒Immuno-Biological Lab27796
TGF-β1 Duoset ELISA试剂盒R&D SystemsDY1679
RIPA裂解缓冲液Invitrogen--
PVDF膜Invitrogen--
Western BLoT超敏HRP底物Takara--
Image Quant LAS 4000 mini成像系统GE Healthcare--
抗p-Smad2抗体Cell Signaling Technology3108
抗Smad2抗体Cell Signaling Technology5339
抗JunB抗体Cell Signaling Technology3753
抗β-肌动蛋白抗体Cell Signaling Technology8457
抗Myc标签抗体Medical & Biological LaboratoriesM192-3
抗LGALS3BP抗体Immuno-Biological Lab28128
抗TGF-β1抗体Abcamab215715
抗ITGαV抗体Cell Signaling Technology60896
抗FAK抗体Cell Signaling Technology3285
抗p-FAK抗体Cell Signaling Technology3283
抗VCAM1抗体Abcamab134047
天狼星红染色Abcamab150681
马松三色染色Abcamab150686
抗α-SMA抗体Abcamab5694
Ribospin II试剂盒GeneAll Biotechnology314-103
GoScript逆转录试剂盒InvitrogenA5001
SYBR Green PCR预混液PCR BiosystemsPB20
CFX Connect实时荧光定量PCR检测系统Bio-Rad--
MGIEasy RNA定向文库制备试剂盒MGI Tech--
QuantiFluor DNA定量系统Promega--
MGIseq-2000测序系统MGI Tech--
Lipofectamine RNAi-MAX转染试剂Thermo Fisher Scientific--
ATAC-seq试剂盒DiagenodeC01080002
AmPure XP磁珠Beckman Coulter--
Qubit 2.0荧光计Thermo Fisher Scientific--
NovaSeq测序平台Illumina--
AP-1报告基因Clontech631906
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo Fisher Scientific--
双荧光素酶检测试剂盒PromegaE1910
发光检测仪(SpectraMax i3X)Molecular Devices--
EZ-ChIP试剂盒Merck-Millipore17-371
抗JunB抗体Cell Signaling Technology3753
正常兔IgGCell Signaling Technology2729
Dionex UltiMate 3000纳升液相色谱系统Thermo Fisher Scientific--
Orbitrap Fusion Lumos质谱仪Thermo Fisher Scientific--
Pierce IP裂解缓冲液Thermo Fisher Scientific87787
抗p-FAK抗体(PA5-85602)InvitrogenPA5-85602
鬼笔环肽偶联Alexa Fluor 647InvitrogenA22287
DAPI----
多聚赖氨酸Sigma-AldrichP4707
八孔腔室玻片Thermo Fisher Scientific154534
pcDNA6/myc-LGALS3BP质粒----
抗Myc标签抗体MBLM192-3
Alexa Fluor 488偶联二抗InvitrogenA32723
抗ITGαV抗体(ab179475)Abcamab179475
Alexa Fluor 647偶联二抗InvitrogenA32733
邻位连接分析试剂盒Sigma-AldrichDUO92101
低温恒温器(CM1860)Leica Biosystems--
油红OSigma-AldrichO0625
二乙基亚硝胺Merck-Millipore442687
高脂饮食(D12492)Research DietsD12492
高脂蛋氨酸胆碱缺乏饮食(A06071302)Research DietsA06071302
Cas9重组蛋白Macrogen--
T7内切酶INEBM0302L

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
细胞系来源和培养基条件、rIFN-α/rLGALS3BP/rTGF-β1处理浓度和时间、siRNA转染条件
阅读提示:见Methods部分:2.3 Cell culture和2.10 siRNA experiments
动物模型
小鼠品系、周龄、性别、CCl4剂量和注射频率、DEN剂量和饮食方案
阅读提示:见Methods部分:2.4 Animals
纤维化评估
CCl4注射方案、组织取材时间、染色面积定量方法
阅读提示:见Methods部分:2.4 Animals和2.7 Immunohistochemistry
TGF-β1释放检测
rLGALS3BP处理浓度、GLPG0187/Defactinib预处理浓度和时间、ELISA检测方法(酸碱处理)
阅读提示:见Methods部分:2.5 ELISA
机制研究
LC-MS/MS样本制备和数据分析流程、Co-IP条件和抗体、ATAC-seq和ChIP实验条件
阅读提示:见Methods部分:2.14 LC-MS/MS、2.15 Co-IP、2.11 ATAC-seq、2.13 ChIP