CEBPA调控SOCS1表达通过mTOR和JAK2-STAT5信号通路抑制水牛乳腺上皮细胞乳蛋白合成

CEBPA-Regulated Expression of SOCS1 Suppresses Milk Protein Synthesis through mTOR and JAK2-STAT5 Signaling Pathways in Buffalo Mammary Epithelial Cells.

作者信息Xinyang Fan, Lihua Qiu, Wei Zhu, Lige Huang, Xingtiao Tu, Yongwang Miao
PMID36832783
期刊Foods
发布时间2023-02-06
DOI10.3390/foods12040708

实验完整度

研究包含组织表达分析、细胞过表达/敲降功能验证、信号通路蛋白磷酸化检测及启动子活性分析,但缺少体内功能实验和患者样本验证。

主要模型

水牛乳腺上皮细胞(BuMECs) 泌乳期水牛乳腺组织 干奶期水牛乳腺组织

重点核对

使用泌乳期和干奶期水牛乳腺组织,每组各4头,检测SOCS1表达差异 BuMECs过表达EGFP-SOCS1(3 μg)或敲降shSOCS1,检测乳蛋白相关基因表达 Western blot检测mTOR和JAK2-STAT5通路蛋白及其磷酸化水平 启动子截短和双荧光素酶报告基因实验,验证CEBPA和NF-κB结合位点作用

摘要

乳蛋白含量是衡量乳品质的关键指标,因此阐明其合成机制是近年来的研究重点。细胞因子信号传导抑制因子1(SOCS1)是细胞因子信号通路的重要抑制因子,可抑制小鼠乳蛋白合成。然而,SOCS1是否在水牛乳腺乳蛋白合成中发挥作用尚不清楚。本研究发现,水牛乳腺组织干奶期SOCS1的mRNA和蛋白表达水平显著低于泌乳期。SOCS1过表达和敲降实验表明,它影响水牛乳腺上皮细胞(BuMECs)中mTOR和JAK2–STAT5信号通路多个关键因子的表达和磷酸化。一致地,过表达SOCS1的细胞内乳蛋白含量显著降低,而敲降SOCS1的细胞内乳蛋白含量显著升高。CCAAT/增强子结合蛋白α(CEBPA)能增强BuMECs中SOCS1的mRNA和蛋白表达及其启动子活性,但删除CEBPA和NF-κB结合位点后该作用消失。因此,CEBPA通过位于SOCS1启动子中的CEBPA和NF-κB结合位点促进SOCS1转录。我们的数据表明,水牛SOCS1通过mTOR和JAK2-STAT5信号通路在影响乳蛋白合成中发挥重要作用,其表达受CEBPA直接调控。这些结果提高了我们对水牛乳蛋白合成调控机制的理解。

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
SOCS1是否参与水牛乳腺乳蛋白合成以及其表达是否受CEBPA调控?
核心机制
SOCS1通过抑制mTOR和JAK2-STAT5信号通路抑制乳蛋白合成;CEBPA通过SOCS1启动子中的CEBPA和NF-κB结合位点促进SOCS1转录。
主要证据
在BuMECs中过表达SOCS1降低CSN2/CSN3表达及mTOR、JAK2-STAT5通路蛋白磷酸化,敲降则相反;CEBPA过表达增加SOCS1启动子活性及表达,删除结合位点后取消该作用。
研究意义
该研究为阐明水牛乳蛋白性状的遗传基础和调控机制提供依据。

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

组织表达分析

检测SOCS1在水牛不同组织及乳腺不同时期的表达差异

采集泌乳期和干奶期水牛乳腺组织,通过qPCR和Western blot检测SOCS1 mRNA和蛋白表达。

2

细胞定位分析

确定SOCS1在BuMECs中的亚细胞分布

将EGFP-SOCS1转染BuMECs,用Mito-Tracker Red CMXRos和Hoechst 33342染色,共聚焦显微镜观察。

3

功能验证

验证SOCS1对乳蛋白合成的影响

在BuMECs中过表达或敲降SOCS1,检测CSN2、CSN3表达及β-酪蛋白蛋白水平。

4

信号通路分析

探究SOCS1对mTOR和JAK2-STAT5通路的影响

利用qPCR和Western blot检测通路相关基因表达和蛋白磷酸化水平。

5

启动子调控分析

确定SOCS1核心启动子区域及CEBPA调控机制

构建SOCS1启动子截短荧光素酶报告载体,共转染CEBPA过表达或敲降,检测启动子活性。

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
pEGFP-N1载体Clontech--
pLKO.1-TRC载体----
无内毒素大提质粒试剂盒QIAGEN--
DMEM培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
青霉素/链霉素Gibco--
胰岛素Sigma--
氢化可的松Sigma--
表皮生长因子Sigma--
催乳素Sigma--
TransIntro™ EL转染试剂TransGen Biotech--
Mito-Tracker Red CMXRosBeyotime--
Hoechst 33342Beyotime--
TRIzol试剂Invitrogen--
带有gDNA Eraser的逆转录试剂盒Takara--
TB Green® Premix Ex Taq™ IITaKaRa--
RIPA裂解液Beyotime--
磷酸酶抑制剂混合物Roche--
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime--
硝酸纤维素膜Millipore--
抗SOCS1抗体Absinabs131478
抗β-酪蛋白抗体Biossbs-0466R
抗PI3K抗体Biossbs-10657R
抗磷酸化PI3K抗体Biossbs-6417R
抗AKT1抗体Biossbs-0115R
抗磷酸化AKT1抗体Biossbs-10133R
抗mTOR抗体Biossbs-1992R
抗磷酸化mTOR抗体Biossbs-3495R
抗STAT5抗体Biossbs-1142R
抗磷酸化STAT5抗体Biossbs-5619R
抗JAK2抗体Biossbs-23003R
抗磷酸化JAK2抗体Cell Signaling Technology#3771
抗β-肌动蛋白抗体TransGen BiotechHC201
山羊抗兔IgGMillipore#2491145
山羊抗小鼠IgGMillipore#2517746
ECL Western blot检测系统Pierce--
pGL4载体Promega--
Dual-Glo荧光素酶检测系统试剂盒Promega--
pRL-TKPromega--
共聚焦激光扫描显微镜Olympus--

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
组织采集
泌乳期(产后60天)和干奶期(产前60天)水牛各4头,组织采集和活检方法
阅读提示:见2.1节 Animals and Sampling
细胞培养与处理
BuMECs分离自泌乳期水牛,培养至第5代;基础培养基含胰岛素、氢化可的松、EGF,并用2 μg/mL催乳素处理24小时
阅读提示:见2.3节 Cell Preparation and Treatment
功能实验
EGFP-SOCS1(3 μg)、shSOCS1转染/转导,48小时后收集细胞;检测CSN2和CSN3表达
阅读提示:见3.3节及图3
信号通路检测
检测蛋白包括PI3K、p-PI3K、AKT1、p-AKT1、mTOR、p-mTOR、JAK2、p-JAK2、STAT5、p-STAT5,蛋白上样量约25 μg
阅读提示:见2.6节及图4
启动子活性分析
启动子片段长度、pGL4载体构建、双荧光素酶系统,pRL-TK内参比例30:1
阅读提示:见2.7和2.8节