Fascin2基因敲除小鼠中PARVB上调抑制ILK-AKT通路导致耳蜗细胞死亡

Inhibition of the ILK-AKT pathway by upregulation of PARVB contributes to the cochlear cell death in Fascin2 gene knockout mice.

作者信息Rongrong Liu, Wenjing Shang, Yingying Liu, Yi Xie, Jun Luan, Ting Zhang, Ying Ma, Zengxian Wang, Yan Sun, Xicheng Song, Fengchan Han
PMID38374196
发布时间2024-02-19
DOI10.1038/s41420-024-01851-5

实验完整度

研究包含动物模型(Fscn2敲除小鼠)、细胞模型(HEI-OC1)、微阵列分析、功能验证(增殖/迁移)、机制验证(蛋白互作、核转位),多个独立证据层级。

主要模型

Fscn2基因敲除小鼠(Fscn2-/-) HEI-OC1小鼠听觉细胞系 螺旋神经节神经元(SGN)

重点核对

Fscn2敲除小鼠内耳中PARVB上调、p-AKT下调(Western blot、免疫荧光、免疫组化) HEI-OC1细胞中Fscn2敲低或过表达对细胞增殖和迁移的影响(CCK-8、Transwell) FSCN2与PPAR-γ的结合及核转位(免疫共沉淀、核质分离) GW9662处理对PARVB及下游蛋白的影响

摘要

Fscn2(Fascin2)基因编码一种肌动蛋白交联蛋白,参与毛细胞静纤毛的形成和视网膜结构。Fscn2基因的突变与人类和小鼠的听力损伤和视网膜退化有关。为了了解Fscn2基因的功能,我们生成了Fscn2基因敲除小鼠,这些小鼠表现出进行性的听力损失和毛细胞损失。本研究旨在探讨Fscn2基因敲除小鼠耳蜗细胞死亡的机制。微阵列分析显示,8周龄Fscn2基因敲除小鼠内耳中局部粘附蛋白PARVB的表达上调。进一步的研究显示,同龄Fscn2基因敲除小鼠内耳中PARVB和cleaved-Caspase9水平升高,而ILK、p-ILK、p-AKT和Bcl-2水平降低。在HEI-OCI细胞中敲低Fscn2导致细胞增殖能力和迁移率降低,同时PARVB水平升高,ILK、p-ILK、p-AKT、Bcl-2以及活化的Rac1和Cdc42水平降低。在HEI-OC1细胞中过表达Fscn2或抑制Parvb表达可促进细胞增殖和迁移,同时ILK、p-ILK、p-AKT和Bcl-2水平升高。最后,FSCN2在HEI-OC1细胞中与PPAR-γ结合以减少其核转位,而通过GW9662抑制PPAR-γ则降低PARVB水平,并增加p-AKT、p-ILK和Bcl-2的水平。我们的结果表明,FSCN2通过抑制PPAR-γ进入细胞核来负调控PARVB的表达,从而抑制ILK-AKT相关通路和耳蜗细胞在Fscn2基因敲除小鼠中的存活。我们的发现为遗传性听力损失的预防和治疗提供了新的见解和思路。

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
Fscn2基因敲除小鼠耳蜗细胞死亡的分子机制是什么?
核心机制
FSCN2通过抑制PPAR-γ核转位负调控PARVB表达;PARVB上调抑制ILK-AKT-Bcl2通路,导致耳蜗细胞存活能力降低和死亡。
主要证据
微阵列、Western blot、免疫组化显示Fscn2-/-小鼠内耳PARVB升高、p-AKT降低;HEI-OC1细胞中Fscn2敲低导致增殖迁移下降和PARVB升高,过表达Fscn2或敲低Parvb则反之;FSCN2与PPAR-γ结合,GW9662抑制PPAR-γ逆转PARVB及下游。
研究意义
为遗传性听力损失的预防和治疗提供新的靶点和思路。

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

动物模型表型验证

验证Fscn2敲除小鼠的听力损失和耳蜗细胞退化表型

通过ABR、DPOAE和HE染色检测Fscn2+/+和Fscn2-/-小鼠不同周龄的听力和螺旋神经节神经元密度。

2

基因表达谱分析

鉴定Fscn2敲除小鼠内耳中差异表达基因

对8周龄Fscn2+/+和Fscn2-/-小鼠内耳总RNA进行微阵列分析(GSE252226),筛选差异表达基因并进行GO和KEGG富集分析。

3

PARVB及通路蛋白表达验证

验证PARVB及其相关通路蛋白在体内的表达变化

通过qRT-PCR、Western blot、免疫荧光和免疫组化检测Fscn2-/-小鼠内耳中PARVB、ILK、p-ILK、AKT、p-AKT、cleaved-Caspase9和Bcl-2的表达。

4

细胞模型功能验证

验证Fscn2表达变化对HEI-OC1细胞增殖、迁移和蛋白表达的影响

在HEI-OC1细胞中通过慢病毒感染敲低Fscn2或过表达Fscn2,以及敲低Parvb,用CCK-8、Transwell检测细胞增殖和迁移,用Western blot检测相关蛋白表达。

5

Rac1/Cdc42活性检测

探究Fscn2敲低对Rac1和Cdc42活性的影响

用PAK-GST蛋白珠子拉下GTP-Rac1和GTP-Cdc42,通过Western blot检测活性形式水平。

6

FSCN2与PPAR-γ相互作用及调控验证

验证FSCN2是否通过抑制PPAR-γ核转位调控PARVB表达

用免疫共沉淀检测FSCN2与PPAR-γ的结合,核质分离检测PPAR-γ亚细胞定位,并用GW9662抑制PPAR-γ后检测PARVB及下游蛋白表达。

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
TRIzol试剂Invitrogen--
RNeasy试剂盒QIAGEN--
Transcriptor第一链cDNA合成试剂盒Roche04896866001
SYBR Green PCR预混试剂盒Roche--
RIPA裂解液----
磷酸酶抑制剂Roche04906845001
BCA蛋白定量试剂盒SolarbioPC0020
ECL检测系统NovlandNCL5079
抗Fascin2抗体Abcamab232768
抗PARVB抗体Proteintech14463-1-AP
抗PPARγ抗体Abcamab45036
抗β-Parvin抗体Santa Cruz Biotechnologysc-374581
抗AKT抗体Proteintech10176-2-AP
抗p-AKT抗体Cell Signaling Technology#4060S
抗ILK抗体Santa Cruz Biotechnologysc-20019
抗ILK抗体Proteintech12955-1-AP
抗p-ILK抗体Biossbs-5444R
抗Caspase9抗体Cell Signaling Technology9504
抗Bcl-2抗体Proteintech26593-1-AP
抗GAPDH抗体Proteintech10494-1-AP
抗β-肌动蛋白抗体Abcamab8227
抗Lamin B抗体WanleibioWL01775
山羊抗兔IgG-HRPAbcamab97051
山羊抗小鼠IgG-HRPAbsinabs20001
抗p-AKT抗体Cell Signaling Technology4060s
抗PARVB抗体Santa Cruz Biotechnologysc-374581
荧光二抗Abcamab150113
DMEM培养基PricellaPM150210
胎牛血清Pricella164210
嘌呤霉素----
CCK-8试剂盒BiosharpBS350B
Transwell小室(8.0µm孔径)CorningCLS3464
结晶紫溶液SolarbioC8470
GW9662MedChemExpressHY-16578
抗Flag亲和凝胶----
核质蛋白提取试剂盒BeyotimeP0027
Rac1/Cdc42激活检测组合试剂盒Cell Biolabs--
GraphPad Prism 9.0----

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
动物模型
小鼠品系(C57BL/6J背景),Fscn2基因敲除(TALEN技术),年龄范围4-40周,样本量(Fscn2-/- 112, WT 101)
阅读提示:Materials and methods: Mice
微阵列分析
样本量(每组3个),RNA质量(RIN≥8.0),差异筛选标准(FC≥2.0, P≤0.05)
阅读提示:Materials and methods: Microarray analysis
细胞培养
HEI-OC1细胞培养条件(33°C, 10% CO2),DMEM+10% FBS,无抗生素
阅读提示:Materials and methods: Cell culture
基因敲低/过表达
慢病毒载体(pLV3-H1-GFP-TA2-puro-shRNA-Parvb),感染复数(MOI),嘌呤霉素筛选浓度(5μg/ml),筛选时间(1周)
阅读提示:Materials and methods: Infection of HEI-OC1 cells with Parvb-shRNA-lentivirus
药物处理
GW9662浓度(1,5,10μM),处理时间(48小时)
阅读提示:Materials and methods: Drug treatment