CD73/NT5E介导的AURKA泛素化通过调节肝星状细胞衰老调控酒精相关性肝纤维化

CD73/NT5E-mediated ubiquitination of AURKA regulates alcohol-related liver fibrosis via modulating hepatic stellate cell senescence.

作者信息Zhenni Liu, Baoming Wu, Xueqi Liu, Xue Wu, Jiyu Du, Guoqing Xia, Junnan Cai, Hong Zhu, Xiaodong Sheng, Mengda Zhang, Junrui Xu, Tao Xu, Xiongwen Lv
PMID36778123
发布时间2023-01-16
DOI10.7150/ijbs.80461

实验完整度

包含人类肝组织样本、CD73敲除小鼠模型、细胞模型(HSC-T6、LX-2),并进行功能验证(细胞增殖、凋亡、衰老)和机制验证(Co-IP、分子对接、泛素化实验)等至少两个独立证据层级。

主要模型

CD73基因敲除小鼠(酒精+CCl4诱导ALF模型) 人肝星状细胞系LX-2 大鼠肝星状细胞系HSC-T6 原代小鼠肝星状细胞

重点核对

CD73基因敲除小鼠(KO)经酒精+CCl4处理8周(酒精液体饲料5%,灌胃5 g/kg每周两次,最后两周CCl4腹腔注射)与WT对照 HSC-T6细胞用200 μM乙醛处理48小时;LX-2细胞用600 μM乙醛处理 利用siRNA敲低和pEX3质粒过表达CD73、p53、AURKA,并用MLN8237抑制AURKA(HSC-T6用25 nM,LX-2用2.5 nM) 泛素化实验:MG132(1 μM)抑制蛋白酶体,CHX追踪AURKA蛋白半衰期

摘要

酒精相关性肝病(ALD)是全球最常见的慢性肝病;然而,目前尚无有效治疗方法可阻止酒精相关性肝纤维化(ALF)的进展。CD73/NT5E是一种核苷酸酶,通过将细胞外嘌呤能信号与细胞内激酶活性和基因转录相结合来控制细胞稳态,并与细胞增殖、分化和死亡相关。在本研究中,我们证明CD73/NT5E对肝星状细胞(HSC)的活化、增殖和凋亡具有比CD39/ENTPD1更显著的调节作用。我们检测了正常和纤维化人肝脏中CD73/NT5E的表达。CD73/NT5E的缺失在ALF小鼠模型中具有保护作用。此外,京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路分析显示,CD73/NT5E过表达与p53信号通路相关,该通路调节细胞衰老。使用STRING数据库预测了与p53相互作用的蛋白质。蛋白质组学分析与STRING数据库的重叠为极光激酶A(AURKA),一种细胞周期调节激酶。免疫共沉淀(co-IP)实验和分子对接证实CD73/NT5E直接与AURKA相互作用。我们发现CD73/NT5E的过表达抑制AURKA泛素化,而p53信号通路被下调。机制上,CD73/NT5E通过结合AURKA调节ALF以及星状细胞的活化和衰老。这些发现表明CD73/NT5E是ALF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
CD73/NT5E如何通过调控AURKA的泛素化及p53信号通路影响肝星状细胞的衰老,进而调节酒精性肝纤维化的进展?
核心机制
CD73/NT5E与AURKA直接结合,抑制AURKA的泛素-蛋白酶体降解,增加AURKA蛋白稳定性,下调p53信号通路,从而抑制肝星状细胞衰老并促进纤维化。
主要证据
在CD73敲除小鼠和乙醛刺激的HSC-T6、LX-2细胞中,敲低CD73增加p53、p21、p16表达和SA-β-Gal活性,减少α-SMA和COL1a1;过表达CD73则相反。Co-IP和分子对接证实CD73与AURKA相互作用,且CD73过表达增加AURKA蛋白半衰期并降低其泛素化水平。
研究意义
靶向CD39-CD73-腺苷轴可能成为治疗ALD(包括ALF)的潜在策略。

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

建立ALF小鼠模型并验证CD73表达上调

验证酒精+CCl4诱导的ALF模型中CD39-CD73-腺苷轴及纤维化指标的变化。

雄性C57BL/6小鼠喂食含5%乙醇的液体饲料8周,每周两次灌胃高浓度酒精(5 g/kg),最后两周腹腔注射CCl4。通过H&E、Masson、Sirius Red染色、ALT/AST检测和免疫组化评估肝损伤和纤维化,并检测CD73、CD39、α-SMA、COL1a1表达。

2

细胞模型建立与CD39/CD73功能比较

在乙醛刺激的HSC-T6和LX-2细胞中比较CD39和CD73对细胞活化、增殖和凋亡的影响。

HSC-T6细胞用200 μM乙醛处理48小时,LX-2细胞用600 μM乙醛处理。通过siRNA敲低和pEX3质粒过表达CD39和CD73,检测α-SMA、COL1a1表达、细胞凋亡(流式)和增殖相关蛋白。

3

CD73基因敲除小鼠体内验证

验证CD73缺失对酒精+CCl4诱导的肝损伤和纤维化的保护作用。

使用CD73敲除(KO)小鼠和WT小鼠,分为四组(WT、WT+EtOH+CCl4、KO、KO+EtOH+CCl4),进行上述模型处理,检测血清ALT/AST、肝组织病理、CD73、α-SMA和COL1a1表达。

4

CD73调节p53信号通路及细胞衰老

验证CD73是否通过p53信号通路调节肝星状细胞衰老。

用siRNA敲低或pEX3质粒过表达CD73或p53,检测p53、p21、p16、α-SMA、COL1a1表达及SA-β-Gal染色。

5

鉴定CD73下游靶点AURKA并验证其功能

鉴定CD73的下游靶点AURKA,并验证抑制AURKA对纤维化和衰老的影响。

通过蛋白质组学与STRING数据库预测重叠,鉴定AURKA。用MLN8237抑制AURKA,检测细胞活力(CCK-8)、AURKA表达、α-SMA、COL1a1、p53、p21、p16和SA-β-Gal活性。

6

验证CD73与AURKA相互作用及泛素化机制

验证CD73与AURKA的直接结合,并阐明CD73对AURKA蛋白稳定性和泛素化的影响。

通过Co-IP和免疫荧光双染检测CD73与AURKA相互作用;用CHX追踪蛋白半衰期;用MG132、CQ、ALLN抑制不同降解途径;用泛素化实验检测AURKA泛素化水平。

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
抗β-肌动蛋白抗体Santa Cruz Biotechnologysc-47778
抗α-平滑肌肌动蛋白抗体Biossbs-10196R
抗α-平滑肌肌动蛋白抗体Biossbsm-33187M
抗COL1a1抗体Biossbs-10423R
抗CD39抗体proteintech14211-1-AP
抗CD73抗体InvitrogenPA5-81614
抗CD73抗体proteintech12231-1-AP
抗c-Myc抗体Abcamab32072
抗Cyclin D1抗体Abcamab40754
抗Bax抗体Abcamab32503
抗Bcl-2抗体Abcamab182858
抗cleaved caspase 3抗体Abcamab184787
抗AURKA抗体WanleibioWL03733
抗AURKA抗体Abcamab52973
抗磷酸化AURKA抗体AbmartTA3011
抗p53抗体Biossbs-8687R
抗p21抗体Abcamab109199
抗p16抗体WanleibioWL01418
HRP标记的抗兔二抗ZSGB-BIO--
MLN8237ApexBio TechnologyA4110
MG132Selleck--
氯喹Selleck--
ALLNSelleck--
ALT检测试剂盒Mindray--
AST检测试剂盒Mindray--
衰老β-半乳糖苷酶染色试剂盒BeyotimeC0602
DMEM培养基HyClone--
胎牛血清Biological Industries--
Nycodenz密度梯度介质Sigma--
Hank's液Gibco--
Annexin-V-FITC/PI凋亡检测试剂盒Best bio--
LipoFiterTM3转染试剂----
Opti-MEM培养基----
TRIzol试剂Invitrogen--
Nanodrop 2000分光光度计Thermo Scientific--
ECL化学发光检测系统Bio-Rad--
ImageJ软件National Institutes of Health--
裂解液Beyotime Biotechnology--
蛋白A/G琼脂糖珠Bioworld--
腺苷检测试剂盒Abcamab211094
Olympus IX83显微镜Olympus--
流式细胞仪Beckman Coulter--
Orbitrap质谱仪(Q-Exacitve HF)----
ZDOCK----
AUTODOCK 4.1----

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
ALF小鼠模型
小鼠品系、周龄、性别;酒精饮食浓度及持续时间;酒精灌胃剂量和频率;CCl4浓度、溶剂及注射剂量和时间
阅读提示:Materials and methods:Animal studies;图1F
细胞模型
细胞系来源;乙醛浓度和处理时间;细胞培养条件(培养基、血清、CO2、温度)
阅读提示:Materials and methods:Cell culture and treatment
转染
siRNA序列和质粒名称;转染试剂及用量;转染时间
阅读提示:Materials and methods:Cell transfection;表2
AURKA抑制实验
MLN8237浓度选择(HSC-T6和LX-2不同);处理时间
阅读提示:Materials and methods:CCK-8 Analysis;图6
泛素化实验
CHX浓度和处理时间;MG132、CQ、ALLN浓度和应用目的;泛素化检测方法
阅读提示:Materials and methods:CCK-8 Analysis;图8F-J