肾小管细胞中YAP/KLF5转录级联的激活加重肾损伤

Activation of the YAP/KLF5 transcriptional cascade in renal tubular cells aggravates kidney injury

作者信息Yang Liu, Yu Wang, Chunhua Xu, Yu Zhang, Yang Wang, Jinzhong Qin, Hui-Yao Lan, Li Wang, Yu Huang, Kingston Kinglun Mak, Zhihua Zheng, Yin Xia
PMID38414248
期刊Mol Ther
发布时间2024-05-01
DOI10.1016/j.ymthe.2024.02.031

实验完整度

高

包含多种体内模型(UUO、顺铂、Mst1/2 dKO)和体外实验(细胞培养、RNA-seq、ChIP、荧光素酶报告),并进行了功能验证(Yap缺失/敲低)和机制验证(YAP结合Klf5启动子)。

主要模型

小鼠UUO模型 小鼠顺铂诱导的急性肾损伤模型 Mst1/2 dKO小鼠模型 HK-2、IMCD3和HEK293T细胞系

重点核对

UUO手术6小时和7天时间点 顺铂剂量20 mg/kg腹腔注射,观察72小时 Yap杂合或条件敲除(Yap tuHet、Yap ptKO) KLF5抑制剂ML264剂量25 mg/kg,每12小时注射 YAP/TEAD结合位点(Klf5启动子-2888/-2567)

摘要

Hippo/YAP通路在组织稳态中起关键作用。我们以前的工作表明,由上游Hippo激酶Mst1和Mst2的双敲除(dKO)诱导的肾小管YAP激活在基础条件下促进肾小管损伤和肾脏炎症。然而,在受伤的肾脏中,许多其他损伤途径同时被激活,肾小管YAP激活的重要性仍有待确定。在这里,我们显示肾小管YAP在单侧输尿管梗阻(UUO)后6小时已经被激活。肾小管YAP缺乏大大减弱了UUO或顺铂诱导的肾小管细胞过度增殖、肾小管损伤和肾脏炎症。YAP促进转录因子KLF5的转录。与此一致的是,在Mst1/2 dKO或UUO肾脏中,KLF5及其靶基因的表达升高被肾小管细胞中Yap的消融所阻断。抑制KLF5可阻止Mst1/2 dKO肾脏中的肾小管细胞过度增殖、肾小管损伤和肾脏炎症。因此,我们的结果表明肾小管YAP是肾损伤的关键参与者。YAP和KLF5形成一个转录级联,其中肾损伤诱导的肾小管YAP激活促进KLF5转录。该级联的激活诱导肾小管细胞过度增殖、肾小管损伤和肾脏炎症。

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
肾小管YAP激活在肾损伤中是否起关键作用,以及其机制是否涉及KLF5?
核心机制
YAP通过TEADs直接促进KLF5转录,YAP和KLF5形成转录级联,诱导肾小管细胞过度增殖、肾小管损伤和肾脏炎症。
主要证据
UUO或顺铂诱导的肾小管YAP激活,Yap缺失减弱相关损伤;YAP结合Klf5启动子并促进其转录;KLF5抑制(ML264)减轻Mst1/2 dKO小鼠的肾小管损伤和炎症。
研究意义
靶向YAP或KLF5可能改善肾损伤、炎症和纤维化,但需注意过度抑制YAP可能导致多尿。

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

UUO早期YAP激活检测

确定UUO后肾小管YAP是否早期激活

对小鼠进行UUO或假手术,6小时后收集肾脏,通过Western blot、免疫荧光和实时PCR检测YAP磷酸化、核定位及靶基因表达。

2

Yap杂合敲除对UUO早期炎症的影响

验证Yap部分缺失是否能缓解UUO诱导的早期炎症

使用Yap tuHet小鼠进行UUO 6小时,通过实时PCR检测Yap、YAP靶基因、炎症因子、增殖基因和损伤标志物的表达。

3

近端小管Yap缺失对UUO 7天表型的影响

确定近端小管YAP缺失是否减轻UUO诱导的纤维化和炎症

使用他莫昔芬诱导的近端小管特异性Yap敲除(ptKO)小鼠进行UUO 7天,通过免疫荧光、免疫印迹、实时PCR、Masson染色和Ki67染色评估炎症、纤维化和增殖。

4

近端小管Yap缺失对顺铂诱导AKI的影响

评估YAP缺失对顺铂诱导的急性肾损伤的保护作用

对ptKO小鼠注射顺铂(20 mg/kg)72小时,检测血清肌酐、BUN、尿NGAL、肾损伤标志物、炎症因子、增殖和凋亡。

5

体外验证YAP调控Klf5表达

验证YAP是否直接促进Klf5转录

在HK-2、IMCD3和HEK293T细胞中过表达或敲低/敲除YAP,通过RNA-seq、实时PCR、ChIP和荧光素酶报告基因检测Klf5表达和启动子活性。

6

体内验证YAP调控Klf5表达及KLF5功能

在体内验证YAP调控Klf5,并确定KLF5是否介导YAP的有害效应

检测Mst1/2 dKO、Mst1/2/Yap tKO和UUO肾脏中Klf5及其靶基因的表达;用ML264抑制KLF5活性,观察肾小管损伤、增殖和炎症的变化。

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
顺铂Sigma-Aldrich--
ML264--HY-19994
HK-2细胞ATCCCRL-2190
IMCD3细胞ATCCCRL-2123
DMEM/F12培养基----
胎牛血清----
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
乱序siRNA对照AmbionAM4613
PX459载体Addgene62988
抗KLF5抗体Abcam137676
抗YAP抗体Cell Signaling Technology14074
抗Ki67抗体Novus BiologicalsNB110-89717
抗megalin抗体Santa Cruz Biotechnologysc-16478
抗THP抗体R&D SystemsMAB5175
抗AQP2抗体Santa Cruz Biotechnologysc-9882
UltraSensitive S-P试剂盒MXB BiotechnologiesKIT-9710
TUNEL试剂盒Beyotime BiotechC1088
Illustra RNAspin Mini试剂盒GE Healthcare25-0500-71
PrimeScript RT试剂盒TAKARA--
SYBR Green PCR预混液Applied Biosystems--
ABI Prism 7900序列检测系统PE Biosystems--
Illumina NovaSeq 6000测序平台Illumina--
酶法染色质IP试剂盒(磁珠)Cell Signaling Technology9005
双荧光素酶报告检测试剂盒PromegaE1910
蛋白G/A琼脂糖珠Pierce Biotechnology--
胶原酶SigmaC0130
透明质酸酶SigmaH3506-1G
胰岛素-转铁蛋白-硒----
地塞米松----
表皮生长因子----
嘌呤霉素----

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
UUO模型
手术时间点(6小时,7天)、小鼠品系和性别、Yap基因型(Yap tuHet、ptKO)、麻醉方法等
阅读提示:Materials and methods (Mice, UUO) 和 Figure legends 1-3
顺铂诱导AKI模型
顺铂剂量(20 mg/kg)、给药途径(腹腔注射)、处理时间(72小时)、小鼠基因型(ptKO)
阅读提示:Materials and methods (Mice) 和 Figure 4 legend
Mst1/2 dKO模型
小鼠周龄(7周)、ML264剂量(25 mg/kg)、注射频率(每12小时)、处理时间(5次注射后6小时)、对照处理(DMSO)
阅读提示:Materials and methods (Mice) 和 Figure 7 legend
细胞实验
细胞系(HK-2、IMCD3、HEK293T)、转染方法(电转或脂质体)、Yap质粒浓度、siRNA序列、CRISPR gRNA序列、培养条件(血清浓度、时间点)
阅读提示:Materials and methods (Cell culture, transfection, siRNA, CRISPR-Cas9) 和 Figure 5 legend
ChIP-qPCR
抗体(anti-YAP)、引物序列(-2888/-2567)、使用的肾脏组织(髓质)、对照(IgG)
阅读提示:Materials and methods (ChIP-qPCR) 和 Figure 5F legend
荧光素酶报告基因
报告质粒(Klf5(0.83kb)-Luc)、转染细胞(IMCD3、HEK293T)、共转染Yap或caYap量、TEADi、检测时间(46小时)
阅读提示:Materials and methods (Luciferase assay) 和 Figure 5G-I legend