V组分泌型磷脂酶A2通过转录激活PGK1调控RAW264.7巨噬细胞系中乙酰化LDL的内吞作用

Group V Secretory Phospholipase A2 Regulates Endocytosis of Acetylated LDL by Transcriptional Activation of PGK1 in RAW264.7 Macrophage Cell Line.

作者信息Daisuke Fujioka, Yosuke Watanabe, Takamitsu Nakamura, Takashi Yokoyama, Keiji Miyazawa, Makoto Murakami, Kiyotaka Kugiyama
PMID33775979
发布时间2022-05-01
DOI10.5551/jat.62216

实验完整度

包含细胞系模型(RAW264.7)和原代腹腔巨噬细胞两个独立证据层级,并包含功能验证(内吞、肌动蛋白聚合)、机制验证(ChIP、启动子、通路)及回补验证。

主要模型

RAW264.7巨噬细胞系 小鼠原代腹腔巨噬细胞 sPLA2-V基因敲除小鼠模型

重点核对

sPLA2-V敲低RAW264.7细胞系(shRNA稳定转染) sPLA2-V-H48Q酶活性缺失突变体回补实验 PGK1 siRNA敲低和过表达实验 Beclin1 siRNA敲低实验 c-Src过表达实验

摘要

目的:曾有研究提示V组分泌型磷脂酶A2(sPLA2-V)存在于细胞核中。本研究探讨核内sPLA2-V是否在单核/巨噬细胞样细胞系RAW264.7细胞中乙酰化低密度脂蛋白(AcLDL)的内吞作用中发挥作用。方法:用靶向sPLA2-V的shRNA载体(sPLA2-V敲低[KD]细胞)或空载体(sPLA2-V野生型[WT]细胞)转染RAW264.7细胞。通过孵育125I-AcLDL或与pHrodo偶联的AcLDL评估AcLDL内吞作用。使用Alexa Fluor 546-鬼笔环肽通过流式细胞术评估肌动蛋白聚合。结果:免疫荧光显微镜研究显示,sPLA2-V在细胞核中检测到。ChIP-Seq和ChIP-qPCR分析显示sPLA2-V与磷酸甘油酸激酶1(Pgk1)基因的启动子区域结合。在启动子测定中,sPLA2-V-KD细胞的Pgk1基因启动子活性低于sPLA2-V-WT细胞,这种降低可通过转染编码缺乏酶活性的sPLA2-V-H48Q载体逆转。与sPLA2-V-WT细胞相比,sPLA2-V-KD细胞PGK1蛋白表达、beclin 1(Beclin1)S30磷酸化以及III类PI3激酶活性降低,这些也可通过转染sPLA2-V-H48Q恢复。sPLA2-V-KD细胞肌动蛋白聚合和内吞作用受损,但通过引入sPLA2-V-H48Q或PGK1过表达可逆转。在sPLA2-V-WT细胞中,siRNA介导的PGK1耗竭抑制Beclin1磷酸化,并损害肌动蛋白聚合和pHrodo偶联AcLDL的胞内运输。结论:核内sPLA2-V与Pgk1基因启动子区域结合并增加其转录活性。sPLA2-V通过PGK1-Beclin1以不依赖于其酶活性的方式调节RAW264.7细胞中AcLDL的内吞作用。

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
核内sPLA2-V是否以及如何调控RAW264.7巨噬细胞中AcLDL的内吞作用?
核心机制
核内sPLA2-V结合Pgk1基因启动子区域,以非酶活性方式促进其转录,通过PGK1磷酸化Beclin1(S30)激活III类PI3激酶,促进肌动蛋白聚合和AcLDL内吞及向溶酶体的转运,并涉及c-Src磷酸化(Y416)的调节。
主要证据
ChIP-Seq和ChIP-qPCR证明sPLA2-V结合Pgk1启动子;启动子活性、PGK1表达、Beclin1磷酸化、III类PI3激酶活性、肌动蛋白聚合、AcLDL内吞及转运测定,以及回补实验和siRNA敲低实验验证了PGK1-Beclin1通路。
研究意义
揭示了sPLA2-V作为核内转录调控因子的新功能,为巨噬细胞免疫代谢和动脉粥样硬化中修饰LDL的摄取机制提供了新见解。

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

sPLA2-V核定位验证

验证sPLA2-V是否存在于细胞核内。

通过免疫荧光和共聚焦显微镜检测RAW264.7细胞中内源或外源性(Myc/GFP标签)sPLA2-V的亚细胞定位;通过核分离和免疫印迹检测核组分中sPLA2-V蛋白。

2

ChIP-Seq和ChIP-qPCR分析

鉴定核内sPLA2-V的全基因组结合位点,验证其与Pgk1启动子区域的结合。

在sPLA2-V-KD细胞中回补Myc标记sPLA2-V或H48Q突变体后进行ChIP-Seq,并用ChIP-qPCR验证结合位点。

3

启动子活性测定

验证sPLA2-V对Pgk1基因转录活性的影响。

用Pgk1启动子驱动的Cypridina荧光素酶报告载体转染细胞,测量相对荧光素酶活性。

4

AcLDL结合、内吞和降解实验

评估sPLA2-V对AcLDL内吞和降解的影响。

使用125I标记的AcLDL检测细胞表面结合、内吞和降解,包括应用巴弗洛霉素A1抑制溶酶体降解。

5

内吞转运和溶酶体融合分析

评估内吞后AcLDL向溶酶体的转运效率。

通过pulse-chase实验、共定位(Rab5和Rab7)、pHrodo标记AcLDL荧光和LysoTracker Red染色分析内吞转运和溶酶体融合。

6

肌动蛋白聚合检测

评估sPLA2-V对AcLDL诱导的肌动蛋白聚合的影响。

使用Alexa Fluor 546-鬼笔环肽标记F-actin,通过流式细胞术和共聚焦显微镜测量肌动蛋白聚合程度。

7

通路验证(PGK1、Beclin1、VPS34、c-Src)

确认sPLA2-V调控AcLDL内吞的具体信号通路。

通过siRNA敲低或过表达PGK1、Beclin1、VPS34和c-Src,测量Beclin1磷酸化、III类PI3激酶活性、肌动蛋白聚合和AcLDL内吞/转运。

8

原代腹腔巨噬细胞验证

在生理相关模型中验证sPLA2-V敲除对AcLDL内吞和通路的影响。

从sPLA2-V KO和WT小鼠腹腔分离巨噬细胞,检测AcLDL内吞、降解、肌动蛋白聚合、PGK1表达、Beclin1和c-Src磷酸化。

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
RPMI 1640培养基Thermo Fisher Scientific--
胎牛血清Thermo Fisher Scientific--
青霉素/链霉素溶液Thermo Fisher Scientific--
嘌呤霉素----
靶向sPLA2-V的shRNASigmaTRCN0000222633
阴性对照shRNASigmaSHC002V
FuGENE HD转染试剂Promega Japan--
Lipofectamine RNAiMAX试剂Thermo Fishier Scientific--
乙酰化低密度脂蛋白Alfa Diagnostic International--
碘-125标记钠Perkin Elmer Japan--
truChIP染色质剪切试剂盒Covaris--
转录因子iDeal ChIP-seq试剂盒Diagenode--
Covaris M220聚焦超声仪Covaris--
Illumina TruSeq DNA样本制备试剂盒Illumina--
pMCS-Cypridina荧光素酶载体Thermo Fisher Scientific--
pTK-Green Renilla荧光素酶载体Thermo Fisher Scientific--
Pierce Cypridina荧光素酶发光检测试剂盒Thermo Fisher Scientific--
SpectraMax L发光检测仪Molecular Devices--
III类PI3激酶试剂盒Echelon BioSciencesK-3000
pHrodo指示剂Thermo Fisher Scientific--
Alexa Fluor 488标记AcLDLThermo Fisher Scientific--
Alexa Fluor 546标记鬼笔环肽Thermo Fisher Scientific--
LysoTracker Red溶酶体探针Thermo Fisher Scientific--
SDS-PAGE凝胶Bio-Rad Laboratories--
Amersham ECL prime蛋白印迹检测试剂Cytiva--
TRI试剂Sigma--
ReverTra Ace qPCR逆转录试剂盒Toyobo--
SYBR Green/ROX预混液Toyobo--
7500实时PCR系统Thermo Fisher Scientific--
FACSCalibur流式细胞仪BD Biosciences--
sPLA2-V多克隆抗体Abcam Japanab23709
Myc标签单克隆抗体Cell Signaling Technology Japan2278
Alexa Fluor 488标记的抗兔IgGThermo Fisher ScientificA11008
Alexa Fluor 546标记的抗兔IgGThermo Fisher ScientificA11010
Nuclei EZ Prep细胞核分离试剂盒SigmaNuc-101
抗PGK1抗体LSBioLS-C482333
抗磷酸化Beclin1 (Ser30)抗体Cell Signaling Technology Japan54101
抗Beclin1抗体Cell Signaling Technology Japan3495
抗VPS34抗体Cell Signaling Technology Japan4263
抗c-Src抗体Cell Signaling Technology Japan2123
抗磷酸化c-Src (Tyr416)抗体Cell Signaling Technology Japan6943
抗GAPDH抗体Biossbsm-0978M
抗β-微管蛋白抗体Cell Signaling Technology Japan2128
HRP标记的山羊抗小鼠IgGJackson ImmunoResearch Laboratories115-035-146
HRP标记的山羊抗兔IgGJackson ImmunoResearch Laboratories111-035-003
正常小鼠IgGJackson ImmunoResearch Laboratories015-000-003
FITC标记的抗SR-A1抗体R and D systemsFAB1797F
pCMV6-Entry载体OriGene Technologies--
pAcGFP1-N1载体Takara Bio--
SYBR Green预混液Toyobo--

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
RAW264.7细胞系(ATCC TIB-71),培养于含10% FBS、100 U/mL青霉素、100 μg/mL链霉素的RPMI 1640培养基,5% CO2,37℃;传代至90%融合度,使用代数不超过15代。
阅读提示:Materials and Methods, Cell Culture
sPLA2-V敲低
shRNA靶序列(TRCN0000222633)及对照shRNA(SHC002V);转染试剂FuGENE HD;嘌呤霉素终浓度3 μg/mL;通过有限稀释获得单克隆。
阅读提示:Materials and Methods, Stable Knockdown of sPLA2-V
ChIP-Seq和ChIP-qPCR
细胞数量4×10^6/10 cm皿;甲醛交联浓度1%(5分钟);糖氨酸终止浓度0.125 M;染色质片段化条件(75 W峰值功率、10%占空比、200 cycles/burst,20秒);抗体anti-Myc-tag(1:100,clone 9B11);ChIP-qPCR引物(见补充表1)。
阅读提示:Materials and Methods, ChIP-Seq and Quantitative ChIP-PCR
启动子活性测定
Pgk1启动子片段(-648至-50);报告载体pMCS-Cypridina Luc;内参Renilla;转染试剂FuGENE HD;检测转染后24小时。
阅读提示:Materials and Methods, Assay of Pgk1 Gene Promoter Activity
AcLDL内吞和降解实验
AcLDL浓度20 μg/mL;125I标记比活100-150 kBq/μg;结合2小时4℃;内吞和降解时间点(例如1小时,37℃);巴弗洛霉素A1浓度1 μM;竞争性抑制用50倍过量未标记AcLDL。
阅读提示:Materials and Methods, Binding, Internalization, and Degradation Assays
肌动蛋白聚合检测
AcLDL刺激时间点;固定液4%多聚甲醛;通透液0.025%皂苷;Alexa Fluor 546-phalloidin孵育30分钟(冰上);流式细胞仪FACSCalibur,每样本分析50,000个细胞。
阅读提示:Materials and Methods, Flow Cytometric Analysis
Western blot
蛋白上样量15 μg;SDS-PAGE凝胶浓度4-20%;一抗孵育4℃过夜;二抗稀释1:10,000;ECL显影。
阅读提示:Materials and Methods, Western Blotting Analysis
原代腹腔巨噬细胞
小鼠品系C57BL/6J(sPLA2-V KO和WT);雄性,20-25周龄;细胞分离方法(5 mL冰冷RPMI冲洗);纯度>95%(Mac-2阳性)。
阅读提示:Materials and Methods, Cell Culture