长链非编码RNA WDR11-AS1通过与RNA结合蛋白PABPC1直接相互作用稳定SOX9表达促进骨关节炎中细胞外基质合成

LncRNA WDR11-AS1 Promotes Extracellular Matrix Synthesis in Osteoarthritis by Directly Interacting with RNA-Binding Protein PABPC1 to Stabilize SOX9 Expression.

作者信息Huang Huang, Jidong Yan, Xi Lan, Yuanxu Guo, Mengyao Sun, Yitong Zhao, Fujun Zhang, Jian Sun, Shemin Lu
PMID36614257
发布时间2023-01
DOI10.3390/ijms24010817

实验完整度

研究包含临床软骨样本分析、细胞功能实验(敲低/过表达)、RNA pulldown/质谱、RIP、RNA稳定性实验等多层级验证,明确功能与机制。

主要模型

人骨关节炎软骨组织 原代软骨细胞 SW1353细胞系

重点核对

lncRNA WDR11-AS1在OA软骨组织与IL-1β/TNF-α处理细胞中的表达变化 敲低/过表达lncRNA WDR11-AS1对ECM蛋白(COLⅡ、ACAN、MMP3等)表达的影响 lncRNA WDR11-AS1与PABPC1的相互作用 PABPC1对SOX9 mRNA及蛋白稳定性的影响

摘要

骨关节炎(OA)是一种关节软骨的退行性疾病,主要特征是关节的慢性轻度炎症。近年来,许多研究报道了长链非编码RNA(lncRNA)在OA中作为基因转录调控因子、诊断生物标志物或治疗靶点的重要作用。然而,lncRNA在OA进展调控中的确切机制仍不清楚。在本研究中,lncRNA WDR11发散转录本(lncRNA WDR11-AS1)被证实在患者的骨关节炎软骨组织中下调,并通过敲低和过表达实验促进骨关节炎软骨细胞中细胞外基质(ECM)的合成。lncRNA WDR11-AS1的这一功能与其与polyadenylate-binding protein cytoplasmic 1(PABPC1)相互作用的能力有关,PABPC1通过RNA pulldown和质谱分析筛选得到。PABPC1被发现与ECM相关mRNA如SOX9结合,抑制PABPC1可提高SOX9 mRNA的稳定性,从而减轻OA进展。我们的结果表明,lncRNA WDR11-AS1通过直接结合PABPC1对炎症诱导的OA中ECM降解具有有希望的抑制作用,从而将lncRNA WDR11-AS1和PABPC1确立为治疗OA的潜在治疗靶点。

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
lncRNA WDR11-AS1在骨关节炎中如何调控细胞外基质合成及其分子机制是什么?
核心机制
lncRNA WDR11-AS1直接结合RNA结合蛋白PABPC1,抑制PABPC1对SOX9 mRNA稳定性的破坏,从而促进SOX9表达,进而增强ECM合成。
主要证据
临床软骨组织显示WDR11-AS1下调、PABPC1上调且与SOX9负相关;细胞实验中WDR11-AS1敲低减少ECM合成,过表达增加ECM合成;RNA pulldown和RIP证实WDR11-AS1与PABPC1结合,PABPC1与SOX9 mRNA结合并降低其稳定性。
研究意义
揭示lncRNA WDR11-AS1和PABPC1作为骨关节炎治疗靶点的潜力,为改善OA软骨丢失提供新思路。

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

临床软骨样本中lncRNA WDR11-AS1表达分析

验证lncRNA WDR11-AS1在骨关节炎软骨组织中的表达水平,及其与炎症因子的关系。

利用Genevestigator数据库分析,并收集OA患者软骨样本(undamaged vs damaged),提取RNA进行RT-qPCR检测lncRNA WDR11-AS1表达。

2

细胞炎症模型建立与lncRNA WDR11-AS1表达检测

观察促炎因子对lncRNA WDR11-AS1表达的影响。

用IL-1β和TNF-α处理原代软骨细胞和SW1353细胞,在不同时间和浓度下检测lncRNA WDR11-AS1表达水平。

3

lncRNA WDR11-AS1敲低对ECM合成的影响

验证lncRNA WDR11-AS1对软骨细胞ECM合成与降解的调控作用。

在SW1353细胞中转染siRNA,在原代软骨细胞中转染shRNA敲低lncRNA WDR11-AS1,检测ECM相关蛋白(COLⅡ、ACAN、MMP3等)表达变化。

4

lncRNA WDR11-AS1过表达对ECM合成的影响

验证lncRNA WDR11-AS1过表达是否具有保护性作用。

用pEGFP-C1-WDR11-AS1质粒转染SW1353细胞,用腺病毒Ad-AS1转染原代软骨细胞,检测ECM相关蛋白表达变化。

5

RNA pulldown和质谱筛选WDR11-AS1结合蛋白

鉴定与lncRNA WDR11-AS1相互作用的蛋白。

在SW1353细胞中进行RNA pulldown实验,使用生物素标记的正义和反义WDR11-AS1,结合蛋白经质谱分析,并用Western blot验证PABPC1结合。

6

RIP验证WDR11-AS1与PABPC1结合

确认内源性WDR11-AS1与PABPC1的相互作用。

使用PABPC1抗体进行RNA免疫沉淀(RIP),RT-qPCR检测WDR11-AS1富集情况。

7

PABPC1敲低对ECM基因表达的影响

验证PABPC1对ECM相关基因表达的调控作用。

在SW1353细胞中转染siRNA敲低PABPC1,检测mRNA和蛋白水平变化。

8

PABPC1与SOX9 mRNA结合验证及对mRNA稳定性的影响

探究PABPC1是否直接结合SOX9 mRNA并影响其稳定性。

通过RIP实验检测PABPC1与ECM相关mRNA的结合,并使用actinomycin D和cycloheximide处理检测SOX9 mRNA和蛋白稳定性。

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
胰蛋白酶HyCloneSV30031.01
II型胶原酶Gibco17101015
DMEM/F12培养基HyCloneSH30261.01
胎牛血清Gibco10100147
青霉素/链霉素Thermo Fisher15140122
RPMI-1640培养基HycloneSH30809.01
白细胞介素-1βSino Biological Inc.10139-HNAE
肿瘤坏死因子-αSino Biological Inc.HG10602-M
脂质体转染试剂3000Thermo FisherL3000015
SABC-AP(兔IgG)试剂盒BOSTERSA1052
抗COL2A1抗体BOSTERA00517-1
抗MMP13抗体Proteintech18165-1-AP
抗PABPC1抗体Proteintech10970-1-AP
山羊抗兔IgGBOSTER#72040-63-2
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific15596-026
cDNA合成试剂盒Thermo Fisher ScientificK1622
SYBR Green系统Roche04913850001
RIPA裂解液BeyotimeP0013C
蛋白酶抑制剂混合物BeyotimeP1006
BCA蛋白定量试剂盒TIANGENPA115
PVDF膜MilliporePVH00010
ECL化学发光试剂盒NCM BiotechP2200
抗ACAN抗体Proteintech13880-1-Ig
抗MMP3抗体CST14351S
抗ADAMTS4抗体ABclonalA2525
抗ADAMTS5抗体ABclonalA2836
抗SOX9抗体Abcamab185966
抗GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
抗β肌动蛋白抗体Proteintech66009-1-Ig
驴抗小鼠IgGThermo FisherA21202
山羊抗兔IgGThermo FisherA11036
PARIS™ 试剂盒Thermo FisherAM1921
HiScribe™ T7快速高产RNA合成试剂盒NEBE2050S
Pierce™ RNA-蛋白质下拉试剂盒Thermo Fisher20614
快速银染试剂盒BeyotimeP0017S
Magna RIP试剂盒Millipore#17-700

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
临床样本收集
OA患者软骨样本来源、Kellgren-Lawrence分级、样本分组(undamaged/damaged)标准
阅读提示:Materials and Methods 4.1 Cartilage Sample Collection
细胞培养与处理
原代软骨细胞和SW1353细胞的培养条件、IL-1β和TNF-α的浓度与时间
阅读提示:Materials and Methods 4.2 Chondrocytes Culture和4.3 Cells Treatment and Transfection
转染实验
siRNA序列、转染试剂、剂量(50nM或2μg/well)、转染时间
阅读提示:Materials and Methods 4.3 Cells Treatment and Transfection
Western blot
抗体稀释度、蛋白质提取方法、上样量、检测蛋白列表
阅读提示:Materials and Methods 4.6 Western Blot
RNA pulldown与质谱
RNA生物素标记方法、RNA与蛋白质孵育条件、质谱分析平台
阅读提示:Materials and Methods 4.8 RNA Pulldown Assay
RIP实验
抗体(PABPC1)和IgG对照、裂解液、洗涤条件
阅读提示:Materials and Methods 4.9 RNA Immunoprecipitation (RIP) Assay
RNA和蛋白稳定性分析
ActD和CHX的浓度、处理时间点
阅读提示:Materials and Methods 4.10 RNA Decay Assay和4.11 Protein Stability Assay