RhoA的类泛素化修饰损害其蛋白降解并促进糖尿病肾病肾间质纤维化进展

Neddylation of RhoA impairs its protein degradation and promotes renal interstitial fibrosis progression in diabetic nephropathy.

作者信息Xue-Qi Li, Bo Jin, Si-Xiu Liu, Yan Zhu, Nan Li, Qing-Yan Zhang, Cheng Wan, Yuan Feng, Yue-Xian Xing, Kun-Ling Ma, Jing Liu, Chun-Ming Jiang, Jian Lu
PMID39900822
发布时间2025-06
DOI10.1038/s41401-024-01460-z

实验完整度

高

包含体外细胞模型(HK-2)、两种动物模型(STZ和UUO)、患者样本、IP-MS机制验证及功能回复实验。

主要模型

HK-2人肾小管上皮细胞 HEK293T细胞 STZ诱导的糖尿病小鼠模型 UUO小鼠模型

重点核对

糖尿病小鼠模型:STZ 50 mg/kg连续5天腹腔注射,16周后检测 UUO小鼠模型:左输尿管结扎,术后第2天开始隔日腹腔注射MLN4924(60 mg/kg),共3次 AAV9-NAE1 shRNA尾静脉注射剂量5×10^12病毒基因组/只,糖尿病诱导成功后2周注射 细胞实验:TGF-β1(2或4 ng/mL)、MLN4924(10 μmol/L)、MG132(2 μmol/L)、Narciclasine(0.1 μmol/L)处理时间及浓度 CHX追逐实验:CHX 50 μg/mL处理不同时间检测RhoA半衰期

摘要

糖尿病肾病(DN)是糖尿病常见且严重的并发症,以慢性纤维炎症过程为特征,其发病机制尚不清楚。肾纤维化在DN的发生发展中起重要作用。尽管近期研究表明类泛素化通路可能影响纤维化过程,但其在DN中的具体失调及潜在机制仍 largely 未被探索。本研究确定RhoA的类泛素化是一种新的翻译后修饰,可调节其表达并促进DN中的肾纤维化。我们在此证明,类泛素化通路的两个关键组分——NEDD8活化酶E1亚基1(NAE1)和NEDD8——在人慢性肾脏病(CKD)标本中相较于健康肾脏显著上调,提示类泛素化参与CKD相关纤维化。我们的发现进一步表明,使用MLN4924进行药理学抑制类泛素化以及基因敲低NAE1均减轻了链脲佐菌素诱导的糖尿病和单侧输尿管梗阻(UUO)小鼠模型中的肾纤维化。免疫沉淀-质谱(IP-MS)及后续功能实验证明RhoA和NEDD8之间存在直接相互作用。重要的是,抑制类泛素化降低了RhoA蛋白表达,突出了潜在的治疗靶点。此外,在人类CKD标本中观察到NEDD8 mRNA水平升高与RhoA mRNA表达呈正相关。RhoA过表达抵消了类泛素化抑制的抗纤维化作用,强调了其在纤维化进展中的关键作用。机制上,我们揭示了类泛素化通过抑制RhoA的泛素化介导的降解来增强其蛋白稳定性,随后激活ERK1/2通路。总之,本研究为NAE1依赖性RhoA类泛素化作为DN肾纤维化的关键贡献者提供了新的见解。NAE1蛋白介导RhoA蛋白的高类泛素化和随后的RhoA蛋白稳定化,反过来通过ERK1/2依赖机制促进肾纤维化和炎症的发展。因此,靶向抑制类泛素化是治疗DN肾纤维化的可行治疗方法。

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
类泛素化通路在糖尿病肾病肾纤维化中是否失调及其作用机制是什么?
核心机制
NAE1介导的RhoA类泛素化通过抑制RhoA的泛素化降解来稳定RhoA蛋白,进而激活ERK1/2通路,促进肾纤维化。
主要证据
IP-MS和Co-IP验证NEDD8与RhoA直接相互作用;CHX实验显示抑制类泛素化缩短RhoA半衰期;MG132部分阻断RhoA降解;体内外实验显示抑制NAE1降低RhoA水平并减轻纤维化。
研究意义
靶向抑制类泛素化(如MLN4924)可能成为治疗糖尿病肾病肾纤维化的新策略。

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

检测类泛素化通路在纤维化肾脏中的表达

明确NAE1和NEDD8在糖尿病或梗阻性肾病模型及患者样本中的表达变化。

通过Western blot、免疫荧光和免疫组化检测STZ和UUO小鼠肾脏及人CKD标本中NAE1、NEDD8和纤维化标志物(collagen I、α-SMA)的表达。

2

体外验证NAE1抑制或敲低对纤维化表型的影响

评估抑制NAE1能否减轻高糖或TGF-β1诱导的HK-2细胞纤维化反应。

使用MLN4924或siRNA敲低NAE1,检测collagen I、α-SMA及炎症因子IL-6、MCP-1的表达。

3

体内验证NAE1敲低或抑制对糖尿病和UUO小鼠的保护作用

评估NAE1基因敲低或药理学抑制能否减轻小鼠肾损伤和纤维化。

STZ糖尿病小鼠尾静脉注射AAV9-shNAE1,UUO小鼠腹腔注射MLN4924,通过组织学染色、Western blot和生化指标评估。

4

鉴定NEDD8相互作用蛋白并验证RhoA为底物

寻找类泛素化的底物蛋白并验证NEDD8与RhoA的相互作用。

通过Co-IP/MS鉴定HK-2细胞中与NEDD8结合的蛋白,并通过外源和内源Co-IP验证NEDD8-RhoA相互作用。

5

验证类泛素化对RhoA蛋白稳定性的影响

确定类泛素化是否通过抑制泛素化降解来稳定RhoA蛋白。

CHX追逐实验检测MLN4924处理后RhoA半衰期;MG132处理观察对降解的阻断;检测类泛素化和泛素化水平变化。

6

验证RhoA在类泛素化介导纤维化中的作用

确定RhoA是否介导类泛素化促进纤维化的效应。

在HK-2细胞中过表达NEDD8或使用RhoA激活剂Narciclasine,检测RhoA表达及纤维化标志物变化;观察NAE1敲低对RhoA水平的影响。

7

阐明下游信号通路(ERK1/2)激活

确定类泛素化通过何种信号通路促进纤维化。

RNA-seq分析MLN4924处理的HK-2细胞差异基因和KEGG通路;Western blot检测ERK1/2、JNK、p38磷酸化水平;体内验证pERK1/2变化。

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NAE1抗体Biossbs-12503R
抗NEDD8抗体Cell Signaling Technology2754
抗p44/42 MAPK (ERK1/2)抗体Cell Signaling Technology4695
抗磷酸化p44/42 MAPK (pERK1/2)抗体Cell Signaling Technology4370
抗F4/80抗体Abcamab111101
抗α-平滑肌肌动蛋白抗体ProteintechA7248
抗I型胶原蛋白抗体ProteintechA5786
抗RhoA抗体Proteintech10749-1-AP
抗E-钙黏蛋白抗体AffinityBF0219
抗磷酸化p38 MAPK抗体AffinityAF4001
抗p38 MAPK抗体AffinityAF6456
抗磷酸化JNK1/2/3抗体AffinityAF3318
抗JNK1/2/3抗体AffinityAF6318
抗I型胶原蛋白抗体AffinityAF7001
抗III型胶原蛋白抗体AffinityBF9208
链脲佐菌素----
DMEM/F12培养基----
胎牛血清----
青链霉素----
人重组转化生长因子-β1PeproTech100-21C
MLN4924MCEHY-70062
MG132MCEHY-13259
水仙环素MCEHY-16563
Lipofectamine 2000转染试剂Thermo Fisher Scientific--
TRIzol试剂----
免疫共沉淀缓冲液Thermo Fisher Scientific--
Orbitrap Fusion Lumos质谱仪Thermo Scientific--
AAV9-shRNA载体WZ Biosciences Inc--
HK-2细胞Cellcook--
HEK293T细胞American Type Culture Collection--

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
糖尿病小鼠模型建立
STZ剂量(50 mg/kg)、给药方式(腹腔注射)、连续天数(5天)、禁食血糖标准(>16.7 mmol/L)、观察周期(16周)
阅读提示:Materials and methods 中 'Diabetes modeling' 部分
UUO小鼠模型建立及MLN4924处理
小鼠品系(C57BL/6J)、年龄(8-10周)、手术方式(左输尿管结扎)、MLN4924剂量(60 mg/kg)、给药频率(隔日一次,共3次)、取材时间(7天后)
阅读提示:Materials and methods 中 'Unilateral ureteral obstruction (UUO) mice model' 部分
AAV9介导的NAE1敲低
AAV9-shRNA滴度(8.5×10^13病毒基因组/mL)、注射剂量(5×10^12病毒基因组/只)、注射途径(尾静脉)、注射时间(糖尿病诱导成功后2周)、分组及样本量(Ctrl:5, NAE1 AAV:5, DM:6, NAE1 AAV+DM:6)
阅读提示:Materials and methods 中 'AAV9 injection' 部分及图4图注
体外细胞实验
HK-2细胞培养条件(DMEM/F12+10%FBS)、高糖浓度(30 mmol/L)、TGF-β1浓度(2或4 ng/mL)、MLN4924浓度(10 μmol/L)、MG132浓度(2 μmol/L)、Narciclasine浓度(0.1 μmol/L)、处理时间
阅读提示:Materials and methods 中 'Cell culture and treatment' 部分
CHX追逐实验
CHX浓度(50 μg/mL)、处理时间点、Western blot检测RhoA蛋白水平
阅读提示:Materials and methods 中 'Cycloheximide (CHX) chase assays' 部分