TAT-PBX1融合蛋白通过AMPK-TFAM信号激活减轻LPS诱导的急性肺损伤

TAT-PBX1 fusion protein alleviates LPS-induced acute lung injury via AMPK-TFAM signaling activation

作者信息Ziyi Chen, Xiaomei Liu, Kuiyang Zuo, Ying Xin, Jinyu Liu
PMID40926413
期刊Mol Ther
发布时间2025-12-03
DOI10.1016/j.ymthe.2025.09.010

实验完整度

包含临床样本、体外细胞模型、小鼠ALI模型和PF模型,并进行了功能验证(过表达、敲低、抑制剂)和机制验证(Western blot、coIP)。

主要模型

A549细胞 LPS诱导的ALI小鼠模型 BLM诱导的肺纤维化小鼠模型 肺炎患者外周血样本

重点核对

LPS诱导ALI模型:小鼠气管滴注LPS 10 mg/kg,处理24小时 TAT-PBX1给药:腹腔注射10 mg/kg,在LPS处理前3小时预防性给药 AMPK抑制剂Dorsomorphin:给药剂量25 mg/kg,在TAT-PBX1处理前1小时给药 体外细胞实验:A549细胞用TAT-PBX1 80 μg/mL预处理3小时,再用LPS 40 μg/mL处理24小时 BLM诱导PF模型:小鼠气管滴注BLM 5 mg/kg

摘要

急性肺损伤(ALI)是一个严重的临床挑战,其特征是不可控的肺部炎症和组织稳态失调,常导致严重的呼吸功能障碍。目前的药物干预和疫苗在调节疾病进展方面显示出次优的临床结果,凸显了对创新治疗策略的迫切需求。ALI的一个关键病理生理特征是氧化还原稳态失调和过度肺部炎症。基于PBX1减轻活性氧(ROS)诱导的细胞损伤的已证实能力,我们假设其对ALI管理具有治疗潜力。在A549细胞中过表达PBX1可减轻脂多糖(LPS)引起的肿瘤坏死因子α、白细胞介素(IL)-1β和IL-6水平的升高。为了规避病毒转导的局限性,同时实现高效的大分子递送,我们设计了一种新型TAT-PBX1融合蛋白。在体内,TAT-PBX1有效减轻了LPS诱导的ROS积累和炎症细胞因子,同时保持线粒体形态。它恢复了ATP水平和NAD+/NADH比值,上调了PGC-1α/TFAM表达,并抑制了cGAS-STING通路激活。机制上,TAT-PBX1靶向AMPKγ2以激活AMPK-TFAM信号通路,发挥抗炎和肺保护作用。这些发现将TAT-PBX1确定为减轻ALI病理反应的有前景的治疗候选药物。

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
PBX1是否能够减轻LPS诱导的急性肺损伤,以及其潜在机制是什么?
核心机制
TAT-PBX1通过靶向AMPKγ2亚基激活AMPK-TFAM信号通路,恢复线粒体功能,抑制cGAS-STING通路激活,从而发挥抗炎和肺保护作用。
主要证据
在A549细胞和小鼠模型中,TAT-PBX1降低炎症因子水平、ROS积累和细胞凋亡,恢复线粒体形态和功能;AMPK抑制剂或AMPKγ2敲低可逆转其保护作用;coIP证实TAT-PBX1与AMPKγ2相互作用。
研究意义
TAT-PBX1被确定为减轻ALI病理反应的有前景的治疗候选药物,并可能延缓ALI向肺纤维化的转变。

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

验证PBX1在ALI中的表达变化

探究PBX1在ALI患者和模型中的表达水平是否改变。

检测肺炎患者外周血、LPS诱导的A549细胞和小鼠肺组织中PBX1的表达。

2

PBX1过表达对LPS诱导细胞炎症的影响

验证PBX1是否具有抗炎作用。

构建PBX1过表达的A549细胞系,检测LPS刺激后炎症因子水平。

3

TAT-PBX1融合蛋白的制备与表征

制备并验证TAT-PBX1融合蛋白的正确性和安全性。

构建pTAT-HA-PBX1载体,表达并纯化TAT-PBX1,通过SDS-PAGE、Western blot、动态光散射、稳定性和毒性实验进行表征。

4

TAT-PBX1的细胞穿膜与组织分布

验证TAT-PBX1能进入细胞并分布到肺组织。

用FITC标记TAT-PBX1观察细胞摄取,用Cy5.5标记进行小动物活体成像观察组织分布。

5

TAT-PBX1对LPS诱导ALI的体内外保护作用

评估TAT-PBX1对ALI的治疗效果。

在A549细胞和LPS诱导的ALI小鼠模型中,检测炎症因子、ROS、MMP、细胞凋亡、肺水肿和病理损伤。

6

TAT-PBX1对线粒体功能和cGAS-STING通路的影响

探究TAT-PBX1是否通过恢复线粒体功能抑制cGAS-STING通路。

透射电镜观察线粒体形态,检测ATP、NAD+/NADH水平,Western blot检测cGAS-STING通路蛋白。

7

验证AMPK通路在TAT-PBX1保护作用中的必要性

验证TAT-PBX1是否通过激活AMPK通路发挥保护作用。

使用AMPK抑制剂Dorsomorphin处理小鼠,评估肺损伤和AMPK通路蛋白变化。

8

验证TAT-PBX1靶向AMPKγ2

确认TAT-PBX1与AMPKγ2的相互作用及其功能相关性。

利用AlphaFold3预测蛋白相互作用,coIP验证,siRNA敲低AMPKγ2后在细胞中验证TAT-PBX1的效果。

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
脂多糖Sigma-AldrichL2880
博来霉素YuanyeS17100
抗STING抗体Proteintech19851-1-AP
抗AMPKγ2抗体Proteintech12568-1-AP
抗GAPDH抗体Proteintech60004-1-IG
抗6×His抗体Proteintech66005-1-IG
抗β-actin抗体Proteintech20536-1-AP
抗TFAM抗体ImmunowayYM8380
抗TBK1抗体Abcamab40676
抗cGAS抗体Cell Signaling Technology79978
抗IRF3抗体Cell Signaling Technology4302
抗磷酸化IRF3 (Ser396)抗体Cell Signaling Technology29047
抗磷酸化TBK1 (Ser172)抗体Cell Signaling Technology5483
抗AMPK抗体HuabioSU03-48
抗α-SMA抗体HuabioSY02-64
抗PGC-1α抗体HuabioET1702-96
抗PBX1抗体HuabioER1914-79
抗磷酸化AMPK (Thr172)抗体AffinityAF3423
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen11668019
质粒小提试剂盒TiangenDP123
人TNF-α ELISA试剂盒Colorful-Gene BiotechJYM0110Hu
人IL-1β ELISA试剂盒Colorful-Gene BiotechJYM0083Hu
人IL-6 ELISA试剂盒Colorful-Gene BiotechJYM0140Hu
小鼠TNF-α ELISA试剂盒Colorful-Gene BiotechJYM0218Mo
小鼠IL-1β ELISA试剂盒Colorful-Gene BiotechJYM0531Mo
小鼠IL-6 ELISA试剂盒Colorful-Gene BiotechJYM0012Mo
DCFH-DA探针SigmaD6883-50MG
JC-1荧光染料MacklinE899600
瑞氏-吉姆萨染料SolarbioG1020
ATP检测试剂盒BeyotimeS0026
NAD+/NADH定量试剂盒BeyotimeS0175
TUNEL试剂盒BeyotimeC1088
蛋白酶KBeyotimeST532
免疫染色洗涤液BeyotimeP0106
抗荧光淬灭封片液BeyotimeP0126
RIPA裂解液Seven BiotechSW104-01
增强化学发光Western blot试剂盒Yeasen36208ES60
异硫氰酸荧光素Yeasen60514ES60
Annexin V-APC/7AAD试剂盒Multi SciencesAT105
Cy5.5荧光染料BLTFD-CY5501
Ni-NTA重力亲和层析系统----

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
ALI小鼠模型建立
LPS剂量:10 mg/kg,给药方式:气管滴注,处理时间:24小时;小鼠品系:C57BL/6J,雄性,6-8周龄
阅读提示:见Methods中'Animals'部分
TAT-PBX1给药方案
剂量:10 mg/kg,给药方式:腹腔注射,预防性给药时间:LPS前3小时
阅读提示:见Methods中'Animals'部分
AMPK抑制剂处理
Dorsomorphin剂量:25 mg/kg,给药方式:腹腔注射,给药时间:TAT-PBX1前1小时
阅读提示:见Methods中'Animals'部分
细胞实验处理
A549细胞培养基:DMEM高糖+10%FBS;TAT-PBX1浓度:80 μg/mL,处理时间:3小时;LPS浓度:40 μg/mL,处理时间:24小时
阅读提示:见Methods中'Cell culture and treatment'部分
BLM诱导PF模型
BLM剂量:5 mg/kg,给药方式:气管滴注;TAT-PBX1剂量:10 mg/kg,腹腔注射,BLM前3小时预防性给药,之后每隔2天注射一次,持续21天或35天
阅读提示:见Methods中'Animals'部分