非经典通路调节内质网应激信号并阻断内质网应激诱导的凋亡和心力衰竭

A non-canonical pathway regulates ER stress signaling and blocks ER stress-induced apoptosis and heart failure.

作者信息Yufeng Yao, Qiulun Lu, Zhenkun Hu, Yubin Yu, Qiuyun Chen, Qing K Wang
PMID28743963
发布时间2017-07-25
DOI10.1038/s41467-017-00171-w

实验完整度

包含多个独立证据层级:体内小鼠模型(TAC、ISO、Aggf1+/−)、细胞模型(H9C2)、患者样本,且有功能验证(凋亡、心功能)和机制验证(荧光素酶、ChIP、siRNA)。

主要模型

C57BL/6小鼠TAC模型 Aggf1+/−小鼠 H9C2大鼠心肌成肌细胞系 扩张型心肌病(DCM)患者心脏样本

重点核对

TAC手术诱导压力超负荷模型,雄性C57BL/6小鼠(12周龄,20-25g) AGGF1蛋白治疗剂量:0.25 mg/kg BW,静脉注射,每周两次,共4周 ISO诱导细胞肥大模型:30 mg/kg BW/天,持续28天(体内);H9C2细胞处理48小时 Ago-miR-183-5p剂量:100 nmol/kg,心肌内注射;miR-183-5p抑制剂:200 nmol/kg 样本量:每组n=12(TAC模型)或n=10(miRNA处理),通过nQuery Advisor确定

摘要

内质网应激是一种进化上保守的细胞应激反应,与多种疾病相关,包括心脏肥大和心力衰竭。导致心脏肥大的主要内质网应激信号通路涉及内质网应激传感器PERK(蛋白激酶样激酶)和eIF2α-ATF4-CHOP信号。在此,我们描述了一种由AGGF1介导的非经典内质网应激信号调节系统,该系统与p-eIF2α和ATF4升高以及sXBP1和CHOP降低相关。具体而言,我们在小鼠模型和心力衰竭患者中观察到AGGF1水平降低与内质网应激信号诱导一致相关。机制上,AGGF1通过抑制ERK1/2激活来调节内质网应激信号,从而降低转录抑制因子ZEB1的水平,导致miR-183-5p表达诱导。miR-183-5p转录后下调CHOP并抑制内质网应激诱导的凋亡。AGGF1蛋白治疗和miR-183-5p调节内质网应激信号并阻断内质网应激诱导的凋亡、心脏肥大和心力衰竭,为治疗心脏肥大和心力衰竭提供了有吸引力的范例。

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
AGGF1是否通过非经典通路调节内质网应激信号,从而影响内质网应激诱导的凋亡、心脏肥大和心力衰竭?
核心机制
AGGF1通过抑制ERK1/2激活降低转录抑制因子ZEB1,从而诱导miR-183-5p表达,miR-183-5p通过结合CHOP 3'UTR下调CHOP,阻断内质网应激诱导的凋亡。
主要证据
在TAC小鼠模型、Aggf1+/−小鼠、ISO处理的H9C2细胞及DCM患者样本中,通过Western blot、qRT-PCR、TUNEL染色、超声心动图等验证AGGF1水平与内质网应激标志物的负相关,并通过荧光素酶报告基因、ChIP验证miR-183-5p和ZEB1的作用。
研究意义
AGGF1蛋白治疗和miR-183-5p可阻断内质网应激诱导的凋亡、心脏肥大和心力衰竭,为治疗心脏肥大和心力衰竭提供新策略。

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

体内表型分析

评估Aggf1单倍剂量不足对心脏肥大和心力衰竭的影响

对WT和Aggf1+/−小鼠进行TAC手术或假手术,6周后通过H&E染色、超声心动图、HW/BW和LW/BW比值、心肌细胞横截面积、ANF水平、TUNEL染色和Western blot分析凋亡及内质网应激标志物。

2

患者样本分析

验证AGGF1下调与心力衰竭患者内质网应激信号升高的关联

收集8例扩张型心肌病患者和3例正常对照的心脏样本,通过免疫组化、Western blot和qRT-PCR检测AGGF1和内质网应激标志物。

3

治疗干预实验

评估AGGF1蛋白或基因治疗对心脏肥大和心力衰竭的治疗效果

对TAC小鼠进行AGGF1蛋白静脉注射(0.25 mg/kg BW,每周两次,共4周)或心肌内注射AAV9-AGGF1病毒,通过H&E、超声心动图、HW/BW等评估心脏功能。

4

机制验证

阐明AGGF1调节内质网应激信号的分子机制

在H9C2细胞中,通过荧光素酶报告基因验证miR-183-5p与CHOP 3'UTR的结合,通过ChIP验证ZEB1与miR-183-5p启动子结合,通过siRNA敲低ERK1/2、ZEB1或AGGF1,检测miR-183-5p和CHOP水平。

5

miR-183-5p功能验证

验证miR-183-5p对心脏肥大和心力衰竭的作用

在WT和Aggf1+/−小鼠TAC模型中,通过心肌内注射Ago-miR-183-5p或Antago-miR-183-5p抑制剂,评估心脏功能、肥大指标。

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
KDEL受体抗体Santa Cruz Biotechnologysc-33806
Bax抗体Santa Cruz Biotechnologysc-493
Bcl2抗体Santa Cruz Biotechnologysc-7382
CHOP抗体Cell Signaling Technology2895
cleaved caspase-3抗体Cell Signaling Technology9662
Ero1α抗体Cell Signaling Technology3264
sXBP1抗体Cell Signaling Technology12782
cleaved PARP抗体Cell Signaling Technology9542
BiP抗体Abcamab21685
cATF6抗体Abcamab11909
GAPDH抗体Abcamab9484
AGGF1抗体Proteintech11889-1-AP
ATF4抗体Proteintech10835-1-AP
β-actin抗体Proteintech60008-1-Ig
DR5抗体Proteintech15497-1-AP
Puma抗体Proteintech55120-1-AP
p-PERK抗体Affinity BiosciencesDF7576
p-eIF2α抗体Bioss--
H9C2细胞系ATCCCRL-1446™
杜氏改良伊格尔培养基----
胎牛血清----
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
pMIR-REPORT荧光素酶载体Applied Biosystems--
pRL-TK载体Promega--
双荧光素酶检测试剂盒Gibco Life Technologies--
ALZET 1004型微型泵ALZETModel
Vevo2100高分辨率小动物超声系统Visual Sonics--
BP-98A尾袖容积描记仪SoftronBP-98A
生物素化二抗Dako--
VECTASTAIN ABC-AP试剂盒Vector Laboratories--
Trizol试剂Invitrogen--
M-MLV逆转录酶Promega--
FastStart通用SYBR Green预混液Roche--
7900 HT快速实时PCR系统Thermo--
蛋白酶抑制剂混合物Calbiochem--
1-D分析软件Bio-Rad--
Quantity One软件Bio-Rad--
抗ZEB1抗体Proteintech--
ChIP试剂盒Beyotime--
ANF ELISA试剂盒Abcam--
AAV9-AGGF1病毒Vector Biolabs--
AAV9-GFP病毒Vector Biolabs--

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
TAC模型
小鼠品系、性别、年龄、体重;手术方法(缝线规格、针号);样本量(n=12);术后时间点(6周)
阅读提示:Methods: Animals and procedures; Figure legend 1
AGGF1蛋白治疗
AGGF1剂量(0.25 mg/kg BW)、给药途径(静脉)、频率(每周两次,共4周)、起始时间(术后2周)
阅读提示:Methods: Animals and procedures; Figure legend 3
ISO模型
ISO剂量(30 mg/kg BW/天)、给药途径(腹腔植入微泵)、持续时间(28天);细胞处理浓度和时间(H9C2细胞,48小时)
阅读提示:Methods: Animals and procedures; Figure legend 2
miRNA处理
Ago-miR-183-5p剂量(100 nmol/kg)、miR-183-5p抑制剂剂量(200 nmol/kg)、给药途径(心肌内注射)、时间(TAC前24小时)
阅读提示:Methods: Animals and procedures; Figure legends 7-8
分子机制实验
H9C2细胞培养条件、转染试剂和浓度、荧光素酶报告基因载体(pMIR-CHOP-wt/mut, pGL3-miR-183)、ChIP实验条件(细胞数、交联、超声)
阅读提示:Methods: Cell culture and transfection, Dual luciferase assays, ChIP assays