STAT6通过调控P53/SLC7A11通路抑制铁死亡并减轻急性肺损伤

STAT6 inhibits ferroptosis and alleviates acute lung injury via regulating P53/SLC7A11 pathway.

作者信息Youjing Yang, Yu Ma, Qianmin Li, Yi Ling, Yujia Zhou, Kaimiao Chu, Lian Xue, Shasha Tao
PMID35668064
发布时间2022-06-06
DOI10.1038/s41419-022-04971-x

实验完整度

包含体外细胞实验、肺上皮特异性敲除小鼠模型、过表达救援实验及生物信息学分析,并进行功能验证和机制验证。

主要模型

小鼠急性肺损伤模型(CS、LPS、X射线诱导) 肺上皮特异性STAT6敲除小鼠(STAT6cKO) HBE人支气管上皮细胞系 THP-1巨噬细胞与HBE细胞共培养体系

重点核对

STAT6在ALI中的表达和激活(mRNA、蛋白、核转位) STAT6敲除或过表达对铁死亡指标(PTGS-2、GSH、MDA、铁含量)的影响 STAT6与CBP竞争性结合抑制P53乙酰化的机制 STAT6对SLC7A11启动子活性和表达的影响 STAT6过表达对CS和LPS诱导肺损伤的缓解作用

摘要

令人信服的证据揭示了铁死亡在急性肺损伤(ALI)病理生理过程中的新兴作用,但其调控机制尚不清楚。在此,我们确定STAT6是ALI期间上皮细胞铁死亡的关键调节因子。首先,在由结晶二氧化硅(CS)、LPS和X射线引起的ALI小鼠模型中,STAT6的表达和活性均增加。随后,通过ferrostatin-1和deferoxamine干预证实了铁死亡在上述ALI中的贡献,生物信息学分析显示STAT6表达与铁死亡呈负相关。一致地,小鼠肺上皮特异性敲除STAT6或培养上皮细胞中敲低STAT6加剧了上述ALI中的铁死亡。而肺上皮细胞中STAT6过表达则减轻了铁死亡。机制上,SLC7A11是典型的铁死亡相关基因,受P53负调控。CREB结合蛋白(CBP)是P53乙酰化的关键乙酰转移酶,对其靶基因转录具有重要调控作用。在此,我们发现STAT6通过与CBP竞争性结合,抑制P53乙酰化并转录恢复SLC7A11表达,从而负调控铁死亡。最后,肺特异性STAT6过表达减少了铁死亡并减轻了CS和LPS诱导的肺损伤。我们的发现揭示STAT6是铁死亡的关键调节因子,可能成为治疗急性肺损伤的潜在治疗靶点。

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
STAT6在急性肺损伤中对上皮细胞铁死亡的调控作用及其机制。
核心机制
STAT6竞争性结合CBP,抑制P53乙酰化,从而解除P53对SLC7A11的转录抑制,恢复SLC7A11表达,抑制铁死亡。
主要证据
通过STAT6cKO小鼠和HBE细胞模型,结合免疫共沉淀、ChIP、双荧光素酶报告基因等实验,证实STAT6调控P53/SLC7A11通路。
研究意义
STAT6是铁死亡的关键调节因子,可能成为急性肺损伤的潜在治疗靶点。

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

建立ALI模型并验证铁死亡贡献

验证铁死亡在ALI中的作用。

建立CS、LPS和X射线诱导的ALI小鼠模型,使用ferrostatin-1和deferoxamine干预,检测铁死亡相关指标(PTGS-2、铁含量、GSH、MDA、8-oxo-dG等)。

2

分析STAT6表达与铁死亡相关性

探究STAT6与铁死亡的关系。

通过qRT-PCR、Western blot、免疫组化检测STAT6表达和激活;利用GEO数据集进行生物信息学分析(GSEA、PPI网络)评估STAT6与铁死亡的相关性。

3

验证STAT6功能(敲除和过表达)

验证STAT6对铁死亡和肺损伤的影响。

构建肺上皮特异性STAT6敲除小鼠(STAT6cKO)和细胞模型,通过敲低或过表达STAT6,检测铁死亡指标和肺损伤程度。

4

阐明STAT6调控铁死亡的分子机制

探究STAT6调控P53/SLC7A11通路的机制。

通过免疫共沉淀、ChIP、双荧光素酶报告基因等实验,验证STAT6与CBP竞争性结合,抑制P53乙酰化,恢复SLC7A11表达。

5

评估STAT6过表达的治疗效果

验证STAT6过表达对ALI的缓解作用。

通过慢病毒介导的STAT6过表达,在CS和LPS诱导的ALI模型中评估其对铁死亡和肺损伤的影响。

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
RPMI1640培养基Hyclone--
DMEM培养基----
胎牛血清Hyclone--
青霉素/链霉素Invitrogen--
佛波醇-12-豆蔻酸-13-乙酸酯Sigma--
结晶二氧化硅颗粒(石英DQ 12)Doerentrup Quarz GmbH--
脂多糖BeyotimeSI732
Ferrostatin-1TargetMolT6500
去铁胺GlpbioGC13554
ErastinGlpbioGC16630
RSL3GlpbioGC12431
烟酰胺Sigma Aldrich72340
曲古抑菌素ASelleckS1045
抗STAT6抗体Santa Cruzsc-374021
抗p-STAT6抗体Santa Cruzsc-136019
抗PTGS-2抗体Santa Cruzsc-52972
抗P53抗体Santa Cruzsc-126
抗P21抗体Santa Cruzsc-6246
抗CBP抗体Santa Cruzsc-32244
抗HA抗体Santa Cruzsc-7392
抗Histone H3抗体Santa Cruzsc-517576
抗β-肌动蛋白抗体Santa Cruzsc-47778
抗SLC7A11抗体BeyotimeAF7992
抗8-氧代-脱氧鸟苷抗体Trevigen3154-MC-050
抗Flag抗体Cell Signaling Technology14793
抗乙酰化赖氨酸抗体Cell Signaling Technology9441S
抗4-羟基壬烯醛抗体Bioss--
HRP标记二抗ImmunowayRS0001, RS0002
Alexa Fluor 488标记抗鼠二抗Abcamab150113
Alexa Fluor 594标记抗兔二抗Abcamab15008
DAPISolarbioC0065
TRIzol试剂CWBIO--
HiFiScript cDNA合成试剂盒CWBIO--
SYBR Green PCR预混液CWBIO--
RIPA裂解液Fdbio science--
BCA蛋白定量试剂盒Fdbio science--
核质蛋白提取试剂盒Fdbio science--
预染蛋白标记Vazyme BiotechMP102-01
PageRuler预染蛋白梯Thermo Scientific26617
PEI40000转染试剂Yeasen40816ES03
蛋白A琼脂糖珠----
MTTSigma-Aldrich--
GSH检测试剂盒Nanjing Jiancheng BiotechnologyA006-2-1
脂质过氧化MDA检测试剂盒BeyotimeS0131
铁比色检测试剂盒ElabscienceE-BC-K139-M
LDH检测试剂盒Nanjing Jiancheng BiotechnologyA020-2
双荧光素酶报告基因检测试剂盒BeyotimeRG027
TUNEL检测试剂盒Vazyme BiotechA111
X射线发生器Precision X-Ray, Inc.X-RAD320iX
光学显微镜LeicaDM 2500
荧光显微镜LeicaDM 2500
多功能酶标仪Molecular Devices--

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
ALI小鼠模型建立
小鼠品系、年龄、性别、麻醉方式、CS和LPS剂量及给药途径、Ferr-1和DFO的给药方式及时间、X射线剂量和剂量率
阅读提示:Methods中的Animal Experiments部分
细胞培养和分化
细胞系来源、培养条件、PMA浓度和分化时间、CS处理时间、LPS处理浓度和时间
阅读提示:Methods中的Chemicals, antibodies and cell culture部分
基因敲低和过表达
转染试剂(PEI40000)用量、质粒浓度、转染时间、shRNA和过表达质粒的序列
阅读提示:Methods中的Transfection of shRNA and cDNA部分
铁死亡指标检测
GSH、MDA、铁含量检测试剂盒的使用方法、细胞或组织样本处理方式
阅读提示:Methods中的Detection of GSH, MDA and iron content部分
分子机制验证
免疫共沉淀使用的抗体、细胞裂解液、ChIP实验的固定条件、双荧光素酶报告实验的质粒组合
阅读提示:Methods中的Immunoblot analysis, nuclear and cytoplasmic protein extraction, and Immunoprecipitation、Dual-luciferase reporter assay、Chromatin immunoprecipitation (ChIP)部分