Actl6a通过Sox2依赖的Atg5和Atg7表达调节自噬以抑制脊髓损伤中的凋亡

Actl6a regulates autophagy via Sox2-dependent Atg5 and Atg7 expression to inhibit apoptosis in spinal cord injury.

作者信息Jian Hao, Yubiao Yang, Li Xie, Zhenhan Li, Boyuan Ma, Bitao Wang, Jinyu Chen, Zhi Zeng, Xianhu Zhou
PMID39875055
期刊J Adv Res
发布时间2025-11
DOI10.1016/j.jare.2025.01.038

实验完整度

包含体外细胞模型(HT22、原代神经元)和体内大鼠SCI模型,结合Western blot、qPCR、免疫荧光、自噬通量、ChIP、双荧光素酶及m6A相关验证,覆盖功能与机制验证。

主要模型

HT-22小鼠海马神经元细胞系 原代皮层神经元 大鼠T9-T10脊髓损伤模型

重点核对

HT-22细胞使用200 µM H2O2,原代神经元使用400 µM H2O2诱导氧化应激 AAV-Actl6a(AAV9)注射剂量10 µL,浓度1×10^12 vg/mL,流速200 nL/min,注射深度约300 μm,注射后14天评估过表达 SCI模型使用7周龄雌性SD大鼠,各组n=9 使用3-MA自噬抑制剂和Bafilomycin A1进行自噬通量验证 细胞转染病毒MOI=10,嘌呤霉素筛选浓度2 μg/mL

摘要

引言:脊髓损伤是一种严重的中枢神经系统疾病,治疗选择有限。虽然自噬在神经修复中发挥保护作用,但其在脊髓损伤中的调控机制仍不清楚。肌动蛋白样蛋白6A影响细胞命运和神经发育,但其在脊髓损伤修复中的具体作用尚不明确。本研究探讨Actl6a通过转录因子Sox2调控自噬和凋亡的功能。目的:本研究旨在确定Actl6a是否通过Sox2调控自噬相关基因Atg5和Atg7来促进脊髓损伤后的神经存活,并探讨去甲基化酶Fto通过m6A甲基化调节Actl6a mRNA稳定性的机制。方法:体外实验使用原代神经元和HT-22海马细胞,暴露于过氧化氢诱导的氧化应激。通过敲低或过表达来操纵Actl6a的表达。体内研究建立大鼠脊髓损伤模型,在损伤部位注射AAV-Actl6a以诱导Actl6a过表达。使用免疫荧光、Western blotting和qPCR分析自噬和凋亡标志物。此外,进行m6A斑点印迹和RNA免疫沉淀测定以评估Fto在调节Actl6a mRNA甲基化和稳定性中的作用。结果:脊髓损伤后Actl6a表达显著降低,导致凋亡增加。过表达Actl6a增强自噬,减少凋亡,并改善脊髓损伤模型中的神经功能。机制上,Actl6a和Sox2协同上调Atg5和Atg7表达,促进自噬。Fto通过m6A去甲基化调节Actl6a mRNA稳定性,进一步影响自噬和凋亡。结论:Actl6a通过与Sox2相互作用,在调节自噬和减少脊髓损伤中的凋亡发挥关键作用,Fto的m6A修饰影响Actl6a稳定性。Fto/Actl6a/Sox2轴是脊髓损伤修复的有前景的治疗靶点。

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
Actl6a在脊髓损伤后如何通过调控自噬和凋亡影响神经修复,以及Fto介导的m6A修饰是否参与调节Actl6a表达?
核心机制
Actl6a与Sox2相互作用,共同结合Atg5和Atg7启动子区域,上调其表达,从而促进自噬、抑制凋亡;Fto通过m6A去甲基化增强Actl6a mRNA稳定性。
主要证据
在HT22细胞和原代神经元中,Actl6a过表达增加LC3-II/LC3-I比值、降低p62、减少凋亡标志物;体内SCI模型过表达Actl6a改善神经功能;Co-IP、ChIP和双荧光素酶证实Actl6a-Sox2相互作用并调控Atg5/Atg7;RIP和MeRIP证明Fto直接结合Actl6a mRNA并调节其m6A水平。
研究意义
Fto/Actl6a/Sox2/Atg5/Atg7轴是脊髓损伤修复的有前景的治疗靶点。

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

检测Actl6a在脊髓损伤后的表达变化

评估Actl6a在SCI和氧化应激条件下的表达是否改变。

通过RNA-seq、单细胞RNA-seq、免疫荧光、Western blot和qPCR检测SCI大鼠脊髓组织和H2O2处理的神经元中Actl6a的表达。

2

过表达Actl6a的体内功能验证

验证Actl6a过表达是否促进SCI后功能恢复和神经保护。

在SCI前14天,通过AAV-Actl6a在T9-T10损伤位点过表达Actl6a,进行行为学评分、组织学染色、免疫荧光和Western blot评估。

3

体外敲低和过表达Actl6a对细胞凋亡和增殖的影响

确定Actl6a对神经元凋亡和增殖的直接影响。

在原代神经元和HT22细胞中敲低或过表达Actl6a,通过CCK-8、TUNEL和Western blot检测凋亡和增殖相关蛋白。

4

验证Actl6a通过自噬抑制凋亡

探究Actl6a的抗凋亡作用是否依赖于自噬。

检测Actl6a调节自噬标志物LC3-II/LC3-I和p62,通过TEM观察自噬体,并使用3-MA和Bafilomycin A1进行救援实验。

5

机制探究:Actl6a与Sox2相互作用及调控Atg5/Atg7

阐明Actl6a调控自噬的分子机制。

通过Co-IP验证Actl6a-Sox2相互作用;ChIP和双荧光素酶实验检测Actl6a和Sox2对Atg5/Atg7启动子的结合和转录激活。

6

验证Fto介导的m6A修饰调节Actl6a表达

揭示Fto通过m6A修饰调节Actl6a mRNA稳定性的机制。

使用m6A斑点印迹、RIP、MeRIP-qPCR和RNA稳定性实验检测Fto对Actl6a mRNA的调控。

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
DMEM培养基----
胎牛血清----
Neurobasal培养基----
B27添加剂----
L-谷氨酰胺----
多聚-D-赖氨酸----
木瓜蛋白酶----
过氧化氢----
硫酸庆大霉素----
脊髓撞击器W.M. KECK+W.M. KECK+--
Hamilton微量注射器Hamilton Co.--
3-甲基腺嘌呤----
巴弗洛霉素A1----
嘌呤霉素Sigma-AldrichP8833
Triton X-100Sigma-Aldrich9002-93-1
NP-40Sigma-Aldrich--
磷酸酶抑制剂混合物Sigma-AldrichP8849
蛋白酶抑制剂混合物Sigma-AldrichP5726
PVDF膜Millipore--
HRP标记二抗Sigma-AldrichA0545
ECL化学发光试剂Thermo Fisher32106
抗Actl6a抗体Abcamab3882
抗Sox2抗体Abcamab171380
抗Fto抗体Abcamab280081
抗Caspase-3抗体Abcamab32351
抗Cleaved-Caspase-3抗体Abcamab2302
抗Bax抗体Abcamab32503
抗Bcl-2抗体Abcamab182858
抗LC3抗体CST13082
抗p62抗体AffinityAF5384
抗Atg5抗体Abcamab108327
抗Atg7抗体Abcamab133528
抗m6A抗体Synaptic Systems202003
抗GAPDH抗体Abcamab172730
Protein A/G磁珠Thermo Fisher20421
N+尼龙膜BeyotimeFFN10
山羊抗兔IgG HRP抗体Biossbs-40295G-HRP
ECL检测试剂MeilunbioMA0186
TRIzol试剂Invitrogen--
ReverTra Ace qPCR RT Master MixTOYOBO--
SYBR Green qPCR预混液biotoolB21203
LightCycler 480 PCR仪Roche--
CCK-8试剂盒Yeasen Biotech--
酶标仪BIOTEKSynergyH1
EZ-Magna RIP试剂盒Millipore17-700
蛋白酶KThermo Fisher25530031
RNAiso PlusTakara--
甲醛Sigma-AldrichF8775
Protein A琼脂糖珠Santa Cruz Biotechnologysc2003
Chelex 100树脂Bio-Rad1421253
TUNEL试剂盒BeyotimeC1088
JEM-1400 PLUS透射电镜JEOL--
Ad-mCherry-GFP-LC3B腺病毒Beyotime--
pmirGLO双荧光素酶报告载体Obio Technology--
双荧光素酶报告基因检测系统Promega--
光学显微镜Olympus--
Olympus IX83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
细胞培养和氧化应激
HT-22细胞使用200 µM H2O2,原代神经元使用400 µM H2O2;HT-22培养于含10%FBS的DMEM,原代神经元用Neurobasal培养基添加B27和2 mM L-谷氨酰胺
阅读提示:Methods - Cell culture
动物模型
7周龄雌性SD大鼠,分组:Sham(n=9)、SCI(n=9)、SCI+Vector(n=9)、SCI+AAV(OE)(n=9);AAV-Actl6a注射剂量10 µL、1×10^12 vg/mL、流速200 nL/min、深度约300 μm;SCI建模前14天注射;T9-T10撞击伤,5克重量从3 cm高度落下
阅读提示:Methods - Animal model construction
基因操作
过表达质粒:pSLenti-EF1-P2A-Puro-CMV-MCS-3xFLAG-WPRE;敲低shRNA序列:Actl6a GGACTGCCCTAAGGTTGATTT、Sox2 AGGAGCACCCGGATTATAAAT、Fto TTGAAAGAGGAGCCCTATTTC;MOI=10,嘌呤霉素筛选2 μg/mL
阅读提示:Methods - Cell transfection
自噬功能分析
用Ad-mCherry-GFP-LC3B转染HT22检测自噬通量;使用自噬抑制剂3-MA和Bafilomycin A1;TEM观察自噬体数量
阅读提示:Methods - Autophagic flux assay; Results 4.3