WTAP介导的NLRP3 mRNA N6-甲基腺苷修饰在糖尿病肾病肾损伤中的作用

WTAP-mediated N6-methyladenosine modification of NLRP3 mRNA in kidney injury of diabetic nephropathy.

作者信息Jianzi Lan, Bowen Xu, Xin Shi, Qi Pan, Qing Tao
PMID35761192
发布时间2022-06-27
DOI10.1186/s11658-022-00350-8

实验完整度

包含临床样本、体外细胞模型(HK-2)和体内动物模型(db/db小鼠),并通过shRNA敲低、过表达、挽救实验及机制验证(RIP、ChIP、报告基因)多层面验证。

主要模型

HK-2人肾小管上皮细胞 db/db小鼠模型 临床肾活检组织(DN患者)

重点核对

高糖处理浓度(30 mM)和时间(48小时) WTAP敲低与过表达效率(shRNA和过表达载体转染) db/db小鼠分组(shNC vs shWTAP)及尾静脉注射 炎症因子检测(IL-1β、IL-18、TNF-α、IL-6) NLRP3 mRNA m6A修饰水平及IGF2BP1结合验证

摘要

背景:糖尿病肾病(DN)在糖尿病患者中常见。已发现N6-甲基腺苷(m6A)甲基化可引起核苷酸结合寡聚化结构域、富含亮氨酸重复序列和含pyrin结构域(NLRP)3的修饰,NLRP3参与细胞焦亡和炎症。WTAP是调节NLRP3 m6A的关键基因。方法:在本研究中,在高糖(HG)处理的HK-2细胞中沉默或过表达WTAP,以确定其对焦亡、NLRP3炎症小体相关蛋白和促炎细胞因子释放的影响。在存在WTAP shRNA(shWTAP)的情况下评估NLRP3表达和m6A水平。引入组蛋白乙酰转移酶p300抑制剂C646后检测HK-2细胞中WTAP的表达。结果:我们发现,在DN患者和HG处理的HK-2细胞中WTAP表达增强。敲低WTAP可减弱HG诱导的HK-2细胞和db/db小鼠的细胞焦亡及NLRP3相关的促炎细胞因子,而WTAP过表达则促进HK-2细胞中的这些细胞过程。WTAP介导了NLRP3 mRNA的m6A修饰,该mRNA被胰岛素样生长因子2 mRNA结合蛋白1稳定。组蛋白乙酰转移酶p300调节WTAP表达。WTAP mRNA水平与NLRP3炎症小体成分和促炎细胞因子呈正相关。结论:综上所述,WTAP促进NLRP3 mRNA的m6A甲基化,以上调NLRP3炎症小体活化,从而进一步诱导细胞焦亡和炎症。

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
WTAP介导的NLRP3 mRNA m6A修饰在糖尿病肾病肾损伤中的功能及其机制是什么?
核心机制
WTAP通过介导NLRP3 mRNA的m6A甲基化,并招募IGF2BP1稳定该mRNA,上调NLRP3炎症小体活化,进而促进细胞焦亡和炎症。
主要证据
体外HK-2细胞和体内db/db小鼠实验中,siWTAP(或shWTAP)降低NLRP3表达、焦亡和炎症,WTAP过表达则反之;RIP、m6A分析和报告基因实验证实WTAP靶向NLRP3并依赖IGF2BP1稳定mRNA。
研究意义
本文首次在糖尿病肾病中验证WTAP促进焦亡和炎症的作用,并提示靶向WTAP可能作为糖尿病肾病的潜在治疗策略。

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

临床样本表达分析

检测DN患者肾组织中WTAP表达及m6A水平,并分析其临床相关性。

收集63例DN患者肾活检组织和10例正常肾组织,通过免疫组化、RT-qPCR和ELISA检测WTAP表达和m6A水平,并进行相关性分析。

2

体外细胞功能实验

验证WTAP对HG处理HK-2细胞焦亡和炎症的影响。

在高糖(30 mM)处理的HK-2细胞中,通过shRNA敲低或过表达WTAP,检测细胞活力、焦亡(FLICA 660/PI)、LDH释放、NLRP3炎症小体相关蛋白及炎症因子释放。

3

机制验证:WTAP靶向NLRP3

验证WTAP通过m6A修饰调控NLRP3表达,并识别m6A阅读蛋白。

在高糖处理的HK-2细胞中,检测m6A水平、NLRP3 mRNA m6A修饰(RIP),干扰IGF2BP1/2/3探索稳定NLRP3 mRNA的阅读因子,并通过报告基因、mRNA稳定性实验确认调控。

4

体内动物实验

验证WTAP敲低对db/db小鼠肾损伤、焦亡和炎症的影响。

对db/db小鼠尾静脉注射shWTAP或shNC,4周后评估血清肌酐、BUN、尿蛋白、肾脏病理(HE和Masson染色)、原代肾小管上皮细胞中焦亡相关蛋白和炎症因子。

5

上游表达调控机制

探究高糖下WTAP表达上调的机制,尤其是组蛋白乙酰化修饰。

使用p300抑制剂C646处理高糖诱导的HK-2细胞,检测WTAP mRNA和蛋白表达、H3K27ac水平及其在WTAP启动子区的结合(ChIP),并在H3K27R突变细胞中检测WTAP启动子活性。

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
DMEM培养基Gibco10564029
胎牛血清Gibco16000044
青霉素和链霉素SolarbioP1400-100
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
CCK-8试剂盒Signalway AntibodyCP002
RIPA裂解液JRDUN BiotechnologyBYL40825
抗WTAP抗体Cell Signaling Technology#56501
抗NLRP3抗体Abcamab263899
抗caspase-1抗体Abcamab207802
抗GSDMD抗体AffinityAF4012
抗IGF2BP1抗体Abcamab82968
抗IGF2BP2抗体Abcamab129071
抗IGF2BP3抗体Abcamab177477
抗H3K27ac抗体Abcamab4729
抗GAPDH抗体Cell Signaling Technology#5174
山羊抗兔IgGBeyotimeA0208
IL-1β ELISA试剂盒InvitrogenKAC1211; BMS6002TEN
IL-18 ELISA试剂盒InvitrogenKHC0181; KMC0181
TNF-α ELISA试剂盒InvitrogenKHC3014C; BMS607-3TEN
IL-6 ELISA试剂盒InvitrogenBMS213-2; KMC0062
TRIzol试剂Invitrogen15596026
Toyobo逆转录试剂盒TakaraRR047A
SYBR Premix EX Taq试剂盒TakaraRR420A
ABI 7500 fast实时荧光定量PCR仪Applied Biosystems--
m6A RNA甲基化检测试剂盒Abcamab185912
Magna RIP RNA结合蛋白免疫沉淀试剂盒Millipore17-701
抗m6A抗体Abcamab208577
抗IGF2BP1抗体Abcamab184305
抗IgG抗体Abcamab172730
Bioruptor超声破碎仪Diagenode--
对照IgGSanta Cruz Biotechnologysc-2027
pGL3载体Promega--
pRL-TK载体Promega--
肌酐检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteC011-1-1
尿素检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteC013-2-1
尿蛋白检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteC035-2-1
DMEM/F-12培养基Invitrogen--
RNALater RNA稳定液----
RNeasy迷你试剂盒Qiagen74106
抗WTAP抗体Abcamab195380
二抗Shanghai Long Island BiotechD-3004
FLICA 660体外活性caspase-1检测试剂盒ImmunoChemistry Technologies#9122
碘化丙啶InvitrogenP3566
CytoFLEX流式细胞仪Beckman Coulter--
酶标仪PERLONG MEDICALDNM-9602

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
细胞培养与高糖处理
HK-2细胞正常糖(5.5 mM)和高糖(30 mM)处理48小时,正常糖组加甘露醇对照组渗透压
阅读提示:Materials and methods - Cell culture
WTAP敲低/过表达
WTAP shRNA序列及过表达载体转染条件
阅读提示:Materials and methods - Adenovirus production
焦亡检测
FLICA 660/PI染色的浓度、时间和温度,以及流式细胞仪型号
阅读提示:Materials and methods - Detection of cell pyroptosis
m6A分析
m6A ELISA和RIP实验的抗体、RNA量、孵育时间
阅读提示:Materials and methods - m6A content analysis, RNA immunoprecipitation assays
动物模型
db/db小鼠周龄、性别、数量、转基因构建方式、处理时间
阅读提示:Materials and methods - Animals