LncRNA FENDRR通过m6A RNA甲基化介导DRP1 DNA甲基化调控低氧诱导的肺动脉内皮细胞焦亡

LncRNA FENDRR with m6A RNA methylation regulates hypoxia-induced pulmonary artery endothelial cell pyroptosis by mediating DRP1 DNA methylation.

作者信息Xiaoying Wang, Qian Li, Siyu He, June Bai, Cui Ma, Lixin Zhang, Xiaoyu Guan, Hao Yuan, Yiying Li, Xiangrui Zhu, Jian Mei, Feng Gao, Daling Zhu
PMID36284300
期刊Mol Med
发布时间2022-10-25
DOI10.1186/s10020-022-00551-z

实验完整度

包含细胞实验(HPAEC过表达/敲低、功能与机制验证)和动物实验(低氧PH小鼠模型),并有CHIRP、EMSA、MSP、RIP等多层级机制验证。

主要模型

人肺动脉内皮细胞(HPAECs) 低氧诱导的肺动脉高压小鼠模型(C57BL/6J小鼠)

重点核对

HPAECs在低氧(3% O2,24小时)条件下FENDRR的表达变化 FENDRR过表达对低氧诱导的HPAEC焦亡相关蛋白、LDH释放、Caspase-1活性的影响 FENDRR与DRP1启动子形成RNA-DNA三链体(CHIRP、EMSA验证) DRP1启动子甲基化状态(MSP检测) 低氧小鼠模型中TFO2过表达对RVSP、RV/(LV+S)、肺血管重塑的影响

摘要

背景:焦亡是一种程序性细胞死亡形式,参与低氧性肺动脉高压(HPH)的病理生理进程。新出现的证据表明,N6-甲基腺苷(m6A)修饰的长链非编码RNA(lncRNA)转录本是参与许多疾病的重要调控因子。然而,m6A修饰的lncRNA转录本是否能调控HPH进展中的焦亡仍未被探索。方法:通过定量实时聚合酶链反应(qRT-PCR)和荧光原位杂交(FISH)检测低氧人肺动脉内皮细胞(HPAECs)中FENDRR的表达水平。使用Western blot、乳酸脱氢酶(LDH)释放实验、Annexin V-FITC/PI双染、Hoechst 33342/PI荧光染色和Caspase-1活性实验检测FENDRR在HPAEC焦亡中的作用。使用生物信息学分析、染色质RNA纯化(CHIRP)、电泳迁移率变动实验(EMSA)和甲基化特异性PCR(MSP)探讨FENDRR与动力相关蛋白1(DRP1)之间的关系。使用RNA免疫沉淀(RIP)和m6A斑点印迹检测FENDRR的m6A修饰水平。使用低氧诱导的肺动脉高压(PH)小鼠模型测试FENDRR的保守片段TFO2的预防效果。结果:我们发现FENDRR在低氧HPAECs的细胞核中显著下调。FENDRR过表达抑制低氧诱导的HPAEC焦亡。此外,DRP1是FENDRR的下游靶基因,FENDRR与DRP1启动子形成RNA-DNA三链体,导致DRP1启动子甲基化增加,从而降低DRP1的转录水平。值得注意的是,我们阐明了m6A阅读器YTHDC1在m6A修饰的FENDRR降解中发挥重要作用。此外,FENDRR的保守片段TFO2过表达在体内预防了HPH。结论:总之,我们的结果表明,m6A诱导的FENDRR衰变通过调节DRP1启动子甲基化促进HPAEC焦亡,从而为HPH治疗提供了一个新的潜在靶点。

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
m6A修饰的lncRNA FENDRR是否通过调控DRP1启动子甲基化参与低氧诱导的肺动脉内皮细胞焦亡,从而影响HPH进展?
核心机制
m6A阅读器YTHDC1介导FENDRR降解,导致FENDRR下调;FENDRR通过形成RNA-DNA三链体与DRP1启动子结合,增加启动子甲基化,抑制DRP1转录,从而抑制HPAEC焦亡。
主要证据
细胞实验显示FENDRR过表达抑制低氧诱导的HPAEC焦亡,而敲低促进;CHIRP和EMSA证实FENDRR与DRP1启动子形成三链体,MSP显示甲基化增加;体内实验显示TFO2过表达缓解小鼠HPH并抑制肺组织焦亡。
研究意义
揭示了核内FENDRR调控HPAEC焦亡的新机制,为HPH治疗提供了潜在靶点。

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

低氧条件下FENDRR表达与定位分析

探究FENDRR在低氧HPAECs中的表达变化及亚细胞定位。

通过qRT-PCR检测不同低氧时间点HPAECs中FENDRR的表达,利用FISH和细胞分级实验确定FENDRR的亚细胞分布。

2

FENDRR对HPAEC焦亡的功能验证

验证FENDRR是否影响低氧诱导的HPAEC焦亡。

在HPAECs中过表达或敲低FENDRR,检测焦亡相关蛋白表达、细胞死亡和LDH释放等。

3

FENDRR靶基因DRP1的鉴定

确定FENDRR的下游靶基因并验证其调控关系。

通过生物信息学预测、qRT-PCR、Western blot、免疫荧光和相关性分析,验证FENDRR对DRP1表达的调控。

4

FENDRR与DRP1启动子结合及甲基化调控机制

探索FENDRR是否通过与DRP1启动子形成RNA-DNA三链体影响其甲基化。

使用CHIRP、双荧光素酶报告基因、EMSA和MSP检测FENDRR与DRP1启动子的相互作用及甲基化水平。

5

YTHDC1介导的m6A修饰对FENDRR稳定性的调控

阐明m6A阅读器YTHDC1如何调控FENDRR的表达。

通过siRNA敲低YTHDC1,检测FENDRR表达、m6A水平、RNA半衰期及YTHDC1与FENDRR的相互作用。

6

体内验证FENDRR TFO2对HPH的保护作用

验证FENDRR保守序列TFO2能否在体内缓解低氧诱导的PH。

通过鼻内滴注AAV5-TFO2病毒感染小鼠,建立低氧PH模型,检测右心压力和血管重塑等指标。

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
AAV5-FENDRR TFO2HANBIO--
内皮细胞培养基ScienCell1001
胎牛血清----
青霉素链霉素----
Bio-Rad蛋白测定试剂盒Bio-Rad--
NLRP3抗体Biossbs-10021R
Caspase-1抗体Proteintech22915-1-AP
pro-Caspase-1抗体Abcamab179515
IL-1β抗体Proteintech16806-1-AP
DRP1抗体Abcamab184247
YTHDC1抗体Proteintech14392-1-AP
FTO抗体Biossbs-7056R
TRIzol试剂Invitrogen--
NanoDrop 2000Thermo Scientific--
Superscript第一链cDNA合成试剂盒Invitrogen--
SYBR Green实时PCRToyobo--
罗氏LightCycler 480IIRoche--
Hoechst 33342----
碘化丙啶----
LDH释放检测试剂盒Beyotime Biotechnology--
Cy3标记的山羊抗兔BeyotimeA0516
FITC标记的山羊抗小鼠BeyotimeA0568
DAPIBeyotimeC1002
抗淬灭封片剂BeyotimeP0126
CD31抗体Abcamab9498
RIP试剂盒BersinBioBes5101
抗m6A抗体EpigentekA-1801
ChIRP试剂盒BersinBioBes5104
化学发光EMSA试剂盒BeyotimeGS009
GENMED通用基因甲基化检测试剂盒GENMED Scientifics INC.--
基因组DNA提取试剂盒Thermo ScientificK0512
EpiQuik m6A RNA甲基化定量试剂盒EpigentekP-9005
尼龙膜BeyotimeFFN10
m6A抗体EpigentekA-1801
Annexin V-FITC检测试剂盒BeyotimeC1062S
BD FACSCalibur流式细胞仪BD Biosciences--
Caspase-1活性检测试剂盒BeyotimeC1102
Bradford检测试剂盒BeyotimeP0006
Lipofectamine 2000Invitrogen--
X-tremeGene siRNA转染试剂Roche--
双荧光素酶报告基因检测系统Promega--
三气培养箱Heal Force--
引物----
生物素标记探针TFO1和TFO2GenePharma--

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
细胞培养与低氧处理
HPAECs的培养基(ScienCell 1001含15%FBS和1%青链霉素);低氧条件(3% O2, 5% CO2, 91% N2)处理24小时
阅读提示:Materials and methods 的 Cell culture
FENDRR过表达/敲低
FENDRR过表达质粒(GV219载体)转染3μg;FENDRR ASO转染2μg;转染后4-6小时更换含5%血清的培养基
阅读提示:Materials and methods 的 Plasmid vector constructs and transfection 和 siRNA, ASO design and transfection
焦亡检测
Western blot检测NLRP3、Caspase-1、pro-Caspase-1、IL-1β蛋白表达(抗体浓度和货号);Hoechst 33342/PI染色(各6μL,4℃避光20分钟);LDH释放检测(5000细胞/孔,490nm吸光度);Caspase-1活性(合成底物Ac-YVAD-pNA,405nm)
阅读提示:Materials and methods 的 Western blot analysis, Hoechst 33342/PI fluorescent staining, LDH release assay, Caspase-1 activity assay
DRP1调控机制
CHIRP实验:4×10^7 HPAECs,1%甲醛交联20min,FENDRR探针(TFO1/TFO2)37℃孵育180min;EMSA:生物素标记DRP1 TSS片段与FENDRR TFO2反应20min;MSP:2μg DNA转化,PCR程序(95℃变性2min,35循环:95℃30s, 57℃90s, 72℃30s, 最后72℃5min)
阅读提示:Materials and methods 的 CHIRP, EMSA, MSP
m6A修饰与YTHDC1作用
YTHDC1 siRNA转染2μg(si-1效率最高);放线菌素D处理浓度1μg/mL,检测0,4,8,12小时FENDRR表达;RIP实验使用YTHDC1抗体(3μg)
阅读提示:Materials and methods 的 siRNA, ASO design and transfection 和 RNA immunoprecipitation (RIP)
体内动物实验
小鼠品系、性别、体重(C57BL/6J雄性,30g);AAV5-TFO2病毒滴度10^11基因组当量,鼻内滴注;低氧浓度10%或21%;实验时间:预暴露7天,再处理14天;检测指标:RVSP, RV/(LV+S), HE染色, 超声心动图
阅读提示:Materials and methods 的 Animals and lung tissue preparation 和 Echocardiography and right ventricular systolic pressure (RVSP) measurements