缺乏蛙皮素受体激活蛋白可减轻博来霉素诱导的小鼠肺纤维化

Lack of bombesin receptor-activated protein attenuates bleomycin-induced pulmonary fibrosis in mice.

作者信息Hui Wang, Wenrui Zhang, Rujiao Liu, Jiaoyun Zheng, Xueping Yao, Hui Chen, Jie Wang, Horst Christian Weber, Xiaoqun Qin, Yang Xiang, Chi Liu, Huijun Liu, Lang Pan, Xiangping Qu
PMID35820707
发布时间2022-07-12
DOI10.26508/lsa.202201368

实验完整度

包含动物模型、细胞实验、分子机制验证等多个证据层级,有功能验证(增殖、胶原)和机制验证(酵母双杂交、CoIP、自噬流)

主要模型

BC004004−/−小鼠(C57BL/6背景) 博来霉素诱导的肺纤维化模型 原代小鼠肺成纤维细胞 16HBE14o-人支气管上皮细胞系

重点核对

小鼠基因型(BC004004+/+ vs BC004004−/−) 博来霉素剂量:3.5 mg/kg,气管内滴注 TGF-β1刺激浓度:10 ng/ml 自噬流检测:Ad-mCherry-GFP-LC3B或Ad-GFP-p62转导,25 μM氯喹处理24小时 Western blot抗体:BRAP (ab181073)、ATG5 (133158)、LC3 (12741)

摘要

蛙皮素受体激活蛋白(BRAP)被发现表达于人纤维化肺间质细胞中,其功能未知。其同源蛋白由BC004004基因编码,也存在于小鼠肺组织中。我们使用缺乏BRAP同源蛋白表达的BC004004−/−小鼠建立博来霉素诱导的肺纤维化模型。博来霉素处理后,BC004004−/−小鼠表现出肺损伤减轻和肺纤维化程度降低。来自BC004004−/−小鼠的成纤维细胞增殖速率较低,胶原产生较少。自噬相关基因5(ATG5)被鉴定为与人BRAP相互作用的伙伴。缺乏BRAP同源蛋白导致小鼠肺组织及分离的肺成纤维细胞自噬活性增强,表明该蛋白通过与ATG5相互作用对自噬起负调控作用。成纤维细胞中因缺乏BRAP同源蛋白而增强的自噬过程可能有助于BC004004−/−小鼠对肺纤维化的抵抗。

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
BRAP在博来霉素诱导的肺纤维化中扮演何种角色?其潜在机制是什么?
核心机制
BRAP同源蛋白通过与ATG5相互作用负调控自噬,缺乏该蛋白可增强成纤维细胞自噬,抑制胶原产生,从而减轻肺纤维化。
主要证据
BC004004−/−小鼠在博来霉素处理后肺损伤和纤维化减轻,其肺成纤维细胞增殖减慢、胶原产生减少、自噬活性增强;酵母双杂交、CoIP和pull-down证实BRAP与ATG5直接相互作用;TGF-β1诱导的Smad3磷酸化减弱,且SIS3或雷帕霉素处理可抑制TGF-β1诱导的胶原表达。
研究意义
此项研究揭示BRAP通过自噬途径调控胶原产生的新机制,为肺纤维化的治疗提供了潜在的新靶点。

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

验证BRAP表达与分布

确认BRAP在人类和小鼠肺组织中的表达位置和细胞类型,以推测其潜在功能。

使用免疫组化检测人肺组织(肺纤维化、肺炎、肺结核)中BRAP表达;使用免疫荧光和Western blotting检测HLF细胞和人/小鼠肺组织中BRAP表达。

2

建立博来霉素诱导肺纤维化模型并评估损伤和纤维化

评估BC004004−/−小鼠对博来霉素诱导的肺损伤和纤维化的抵抗性。

对BC004004+/+和BC004004−/−小鼠气管内滴注博来霉素或生理盐水,观察体重、肺组织病理、Ashcroft评分、BALF细胞数、胶原沉积(Masson、Sirius Red)、COL1A1、α-SMA、TGF-β1、羟脯氨酸含量。

3

体外分离肺成纤维细胞并检测增殖、凋亡、胶原产生和TGF-β信号

研究BRAP同源蛋白对肺成纤维细胞功能的影响,包括增殖、凋亡、胶原产生和对TGF-β1刺激的反应。

分离原代肺成纤维细胞,用TGF-β1刺激,检测增殖(CCK8)、细胞周期、凋亡(Annexin V/PI)、羟脯氨酸含量、α-SMA和COL1A2表达、Smad3磷酸化、mRNA表达。

4

酵母双杂交筛选和验证BRAP相互作用蛋白

鉴定与BRAP相互作用的蛋白,以揭示其功能机制。

使用酵母双杂交筛选人cDNA文库,鉴定到ATG5;构建全长ATG5质粒,验证与BRAP-CTD的相互作用;通过CoIP和pull-down进一步验证。

5

检测自噬活性

验证BRAP同源蛋白缺乏对自噬的影响。

在肺组织和分离的肺成纤维细胞中检测LC3和p62水平,使用LC3B和p62荧光融合蛋白监测自噬流,并通过透射电镜观察自噬体。

6

验证自噬对胶原产生的影响

确定增强的自噬是否导致胶原减少。

通过饥饿或雷帕霉素处理增强自噬,检测COL1A2和COL3A1表达。

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
抗BRAP兔单克隆抗体(EPR13621)Abcamab181073
HRP标记的山羊抗兔IgGZSGB-BioPV-6002
DAB显色试剂BosterAR1027-1
苏木素ServicebioG1004
GVA封片剂ZSGB-BioZLI-9551
Alexor Fluor 488标记驴抗兔荧光二抗Jackson ImmunoResearchAB_2313584
DAPI染色液ServicebioG1012
Alexor Fluor 594标记山羊抗小鼠荧光二抗Jackson ImmunoResearch--
羟脯氨酸检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA030-2-1
RNAiso Plus总RNA提取试剂Takara9108
Prime Script RT试剂盒(含gDNA Eraser)TakaraRR047B
SYBR Premix Ex Taq II试剂TakaraRR420A
实时荧光定量PCR仪(CFX96 Touch)Bio-Rad--
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
SDS上样缓冲液DingGuo0091
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0006
HRP标记的山羊抗兔抗体SouthernBiotech4050-05
抗β-肌动蛋白小鼠单克隆抗体Sigma-AldrichA5441
Smad2/3抗体Cell Signaling Technology8685
磷酸化Smad3抗体Abcam52903
α-SMA抗体Abcamab124964
ATG5抗体Santa Cruz Biotechnology133158
TGF-β1抗体Abcamab64715
LC3抗体Cell Signaling Technology12741
p62抗体Cell Signaling Technology5114
COL1A1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-293182
COL1A2抗体SangonD120244
COL3A1抗体Abcamab184993
GAPDH抗体Proteintech60004-1
HIS3抗体ServicebioGB11102
NF-κB p65抗体Signalway Antibody48676
RelB抗体Abcamab154957
NF-κB p65抗体Abcamab31481
NF-κB p65 (磷酸化S536)抗体Abcamab86299
LaminB1抗体Abcamab133741
S100A4抗体ServicebioGB11397
DMEM/F12培养基文中未明确说明--
胎牛血清文中未明确说明--
胰蛋白酶-EDTA溶液文中未明确说明--
胶原酶文中未明确说明--
70 μm BD falcon细胞筛网BD--
重组小鼠TGF-β1R&D Systems7666-MB-005/CF
SIS3(Smad3磷酸化抑制剂)文中未明确说明--
雷帕霉素文中未明确说明--
氯喹文中未明确说明--
CCK8细胞增殖检测试剂盒BeyotimeC0038
表达mCherry-GFP-LC3B融合蛋白的腺病毒BeyotimeC3011
表达GFP-p62融合蛋白的腺病毒BeyotimeC3015
Matchmaker Gold酵母双杂交系统Clontech630489
通用人cDNA文库Clontech630480
X-α-Gal底物文中未明确说明--
酵母质粒小提试剂盒BeyotimeD0029
磁珠偶联蛋白AInvitrogen10001D
NE-PER核蛋白和胞浆蛋白提取试剂Thermo Fisher Scientific78833
碘化丙啶溶液BeyotimeC1052
FITC Annexin V凋亡检测试剂盒IBD Pharmingen556547
谷胱甘肽琼脂糖树脂Pierce16100
pMAL载体New England Biolabs--
异丙基硫代半乳糖苷文中未明确说明--
Magic Red组织蛋白酶检测试剂盒Bio-RadICT937
GraphPad Prism 7软件GraphPad--

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
动物模型
小鼠品系(C57BL/6背景)、基因型(BC004004+/+ vs BC004004−/−)、年龄(6周龄)、体重(17-20g)、博来霉素剂量(3.5 mg/kg)、给药方式(气管内滴注)、终点时间(Day 21)
阅读提示:Materials and Methods: Animals, Mouse model of bleomycin-induced lung injury
组织病理学检测
组织固定(4%多聚甲醛)、切片厚度(3 μm)、染色方法(H&E、Masson、天狼星红)、纤维化评分(Ashcroft)、免疫组化条件(抗原修复、一抗浓度、孵育时间)
阅读提示:Materials and Methods: Histopathology and immunohistochemistry analysis
细胞实验
成纤维细胞分离方法(1周龄小鼠)、培养条件(DMEM/F12、15% FBS、5% CO2)、TGF-β1浓度(10 ng/ml)、处理时间(48/72小时)、SIS3浓度(10 μM)、雷帕霉素浓度(1 μM)
阅读提示:Materials and Methods: Isolation and culture of fibroblasts from mouse lung tissue, CCK8 assay
自噬检测
自噬流检测方法(mCherry-GFP-LC3B和GFP-p62腺病毒,MOI 1.25)、氯喹浓度(25 μM)、处理时间(24小时)、Western blot抗体(LC3、p62)
阅读提示:Materials and Methods: Autophagic flux assay; Figure 5 legend
分子互作验证
酵母双杂交系统(Matchmaker Gold、pGBKT7-BRAP-CTD)、CoIP条件(1 μg抗体、25 μl磁珠)、pull-down条件(GST-ATG5、MBP-BRAP-CTD)
阅读提示:Materials and Methods: Yeast two-hybrid assay, Co-immunoprecipitation assay, Recombinant proteins expression and the pull down assay