circ-CBFB上调p66Shc扰乱APAP诱导的肝损伤中的线粒体动力学

circ-CBFB upregulates p66Shc to perturb mitochondrial dynamics in APAP-induced liver injury.

作者信息Zhecheng Wang, Yan Zhao, Ruimin Sun, Yu Sun, Deshun Liu, Musen Lin, Zhao Chen, Junjun Zhou, Li Lv, Xiaofeng Tian, Jihong Yao
PMID33159035
发布时间2020-11-06
DOI10.1038/s41419-020-03160-y

实验完整度

包含体内小鼠模型和体外细胞实验两个证据层级,并进行功能验证(敲低/过表达)和机制验证(miRNA靶向、泛素化、回复实验)。

主要模型

C57BL/6小鼠APAP诱导肝损伤模型 AML12小鼠肝细胞系

重点核对

APAP剂量:300 mg/kg(体内)和5 mM(体外) 给药方式:腹腔注射(体内);细胞处理(体外) 处理时间:24小时(体内和体外) 敲低序列:p66Shc、miR-185-5p、circ-CBFB的shRNA/siRNA序列 统计方法:t检验或单因素方差分析,P<0.05

摘要

p66Shc是线粒体活性氧(mtROS)的主要调节因子,是肝细胞氧化应激的关键介质。然而,其在APAP诱导的肝损伤中的功能贡献及其调节机制仍不清楚。在此,我们旨在评估p66Shc对APAP诱导的肝损伤的影响,并评估环状RNA(circRNA)是否作为竞争性内源RNA(ceRNA)在APAP诱导的肝损伤中介导p66Shc。给p66Shc、miR-185-5p和circ-CBFB沉默的小鼠注射APAP。AML12细胞在APAP刺激前转染p66Shc、miR-185-5p和circ-CBFB沉默或过表达质粒或siRNA。APAP处理后,肝组织中p66Shc上调,体内p66Shc沉默可保护小鼠免受APAP诱导的线粒体动力学紊乱和肝损伤。体外p66Shc敲低减轻了线粒体动力学紊乱和APAP诱导的肝细胞损伤。机制上,p66Shc部分通过抑制OMA1泛素化扰乱线粒体动力学。通过微阵列和生物信息学分析鉴定出miR-185-5p直接抑制p66Shc翻译,其过表达在体外减轻了线粒体动力学紊乱和肝细胞损伤。此外,荧光素酶、pull-down和RNA免疫沉淀实验证明circ-CBFB作为miR-185-5p的miRNA海绵在APAP诱导的肝损伤中介导p66Shc。circ-CBFB敲低也减轻了APAP诱导的线粒体动力学紊乱和肝细胞损伤。更重要的是,我们发现circ-CBFB敲低对p66Shc、线粒体动力学和肝损伤的保护作用在体内外均被miR-185-5p抑制所消除。总之,p66Shc是APAP诱导肝损伤的关键调节因子,通过触发线粒体动力学紊乱起作用。circ-CBFB作为ceRNA在APAP诱导的肝损伤中调节p66Shc,这可能提供一个潜在的治疗靶点。

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
p66Shc在APAP诱导的肝损伤中是否起作用以及其调节机制;circRNA是否作为ceRNA介导p66Shc。
核心机制
p66Shc通过抑制OMA1泛素化、增加OMA1表达,进而促进线粒体裂变,扰乱线粒体动力学;circ-CBFB作为miR-185-5p的海绵,解除其对p66Shc的翻译抑制,上调p66Shc。
主要证据
在C57BL/6小鼠和AML12细胞中,p66Shc敲低减轻APAP诱导的线粒体动力学紊乱和肝损伤;OMA1泛素化水平增加;MG132回复线粒体碎片化;mito-TEMPO清除mtROS消除p66Shc过表达效应;荧光素酶、pull-down和RIP实验证明circ-CBFB与miR-185-5p直接结合;miR-185-5p抑制回复circ-CBFB敲低效应。
研究意义
circ-CBFB和p66Shc可能作为APAP诱导肝损伤的潜在治疗靶点,拓宽治疗选择。

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

建立体内APAP诱导肝损伤模型并检测p66Shc表达

确定APAP处理是否改变肝组织中p66Shc的表达。

C57BL/6小鼠腹腔注射APAP(300mg/kg)诱导肝损伤,24h后取肝组织,Western blot检测p66Shc蛋白水平。

2

体内p66Shc敲低对APAP诱导肝损伤的影响

评估p66Shc沉默是否影响APAP诱导的线粒体动力学紊乱和肝损伤。

通过尾静脉注射lentivirus-p66Shc-shRNA敲低p66Shc,7天后APAP处理,检测肝损伤指标(ALT/AST、H2O2、GSH、MDA)、组织学(H&E)、线粒体形态(TEM)和线粒体动力学相关蛋白(OMA1、OPA1、MFN2、DRP1)。

3

体外p66Shc敲低/过表达对APAP诱导肝细胞损伤的影响

验证p66Shc在肝细胞中的作用及其对线粒体动力学的影响。

AML12细胞转染si-p66Shc或pcDNA-p66Shc,然后APAP处理,检测H2O2、蛋白表达(p66Shc、OMA1、OPA1等)、mtROS(MitoSOX)、凋亡(TUNEL)、线粒体形态(TOM20染色)和OMA1泛素化。

4

机制探究:p66Shc通过miR-185-5p和OMA1泛素化调节线粒体动力学

阐明p66Shc调节线粒体动力学的分子机制。

通过miRNA微阵列和生物信息学预测miR-185-5p为p66Shc上游调节因子;用qRT-PCR检测miR-185-5p表达;用agomir/antagomir改变miR-185-5p水平检测p66Shc蛋白;用双荧光素酶报告实验验证miR-185-5p直接靶向p66Shc-3'UTR;检测OMA1泛素化水平;用MG132和mito-TEMPO处理验证泛素化和mtROS的作用。

5

circ-CBFB的鉴定及其与miR-185-5p的相互作用

确定circ-CBFB是否作为ceRNA吸附miR-185-5p。

通过circRNA预测软件筛选候选circRNA,qRT-PCR验证APAP处理后circ-CBFB上调;通过核质分离、FISH、RNase R处理验证circ-CBFB的环状性和胞质定位;通过RNA pull-down、荧光素酶和RIP验证circ-CBFB与miR-185-5p的直接结合。

6

体外circ-CBFB敲低及miR-185-5p抑制对APAP诱导肝细胞损伤的影响

验证circ-CBFB通过miR-185-5p调节p66Shc和线粒体动力学。

AML12细胞共转染si-circ-CBFB和ant-185,APAP处理后检测蛋白表达(p66Shc、OMA1等)、线粒体碎片化(TOM20)和细胞损伤。

7

体内circ-CBFB敲低及miR-185-5p抑制对APAP诱导肝损伤的影响

在体内验证circ-CBFB通过miR-185-5p调节APAP诱导的肝损伤。

小鼠分别注射lentivirus-circ-CBFB-shRNA和/或lentivirus-miR-185-5p-inhibitor,7天后APAP处理,检测肝损伤指标(ALT/AST、GSH、MDA)、组织学(H&E)、线粒体形态(TEM)和蛋白表达。

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
DMEM/F12培养基----
胎牛血清----
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen--
MG132Selleck--
Mito-TEMPOSigma--
RuboxistaurinSelleck--
p66Shc抗体BD Biosciences610878
p-p66Shc抗体Biossbs-3410R
CYP2E1抗体Proteintech19937-1-AP
OMA1抗体Santasc-515788
OPA1抗体Proteintech27733-1-AP
MFN2抗体Biossbs-23685R
DRP1抗体WanleibioWL03028
p-DRP1抗体Abcamab193216
β-actin抗体Proteintech60008-1-Ig
TRIzol试剂Invitrogen--
PrimeScript™ RT试剂盒TaKaRa--
SYBR Premix EX Taq™ iiTaKaRa--
DAPIBeyotime Institute of Biotechnology--
MitoSOX RedInvitrogen--
Hoechst 33342Beyotime Institute of Biotechnology--
凋亡检测试剂盒KeyGEN BioTECHKGA704
透射电子显微镜JEOL--
哺乳动物线粒体分离试剂盒TransGen Biotech--
RNA结合蛋白免疫沉淀试剂盒Millipore--
抗Argonaute 2抗体Abcamab32381
正常小鼠IgGMillipore--
M-280链霉亲和素磁珠Invitrogen--
RNase RGENESEED--
PARIS试剂盒Invitrogen--
RNA FISH试剂盒GenePharma--
双荧光素酶报告基因试剂盒TransGene Biotech--
ALT/AST检测试剂盒Jiancheng Corp.--
GSH/MDA/H2O2检测试剂盒Jiancheng Corp.--
80i尼康显微镜Nikon--

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
动物模型建立
小鼠品系、性别、年龄、体重;APAP剂量(300mg/kg)、给药途径、处理时间;动物分组及样本量(12只/组);敲低病毒类型(lentivirus-shRNA)及注射剂量(1×10^9 viral particles/mouse)、注射途径(尾静脉)、预处理时间(7天)
阅读提示:Materials and methods: APAP-induced liver injury in vivo; Figure legends (Fig. 1)
细胞培养与处理
AML12细胞培养条件(DMEM:F12, 10% FBS, insulin, transferrin, selenium, dexamethasone);转染试剂(Lipofectamine 3000)及时间(48h);APAP浓度(5mM)及处理时间(24h)
阅读提示:Materials and methods: Cell culture and transfection; Figure legends (Fig. 2)
Western blot
裂解液、蛋白定量方法、上样量、一抗稀释比例、二抗来源、ECL显色方法
阅读提示:Materials and methods: Western blotting
线粒体动力学检测
TEM样本制备(固定、包埋、切片)、MitoSOX染色条件(10min, 37°C)、TUNEL试剂盒、TOM20染色
阅读提示:Materials and methods: Transmission electron microscopy, MitoSOX staining, TUNEL staining; Figure legends (Fig. 2)
RNA pull-down和RIP
biotin标记miR-185-5p mimic序列、突变序列;AGO2抗体;磁珠类型;裂解buffer
阅读提示:Materials and methods: RNA immunoprecipitation and pull-down assays