雷公藤红素诱导Nur77与TRAF2相互作用通过促进线粒体泛素化和自噬减轻炎症

Celastrol-Induced Nur77 Interaction with TRAF2 Alleviates Inflammation by Promoting Mitochondrial Ubiquitination and Autophagy.

作者信息Mengjie Hu, Qiang Luo, Gulimiran Alitongbieke, Shuyi Chong, Chenting Xu, Lei Xie, Xiaohui Chen, Duo Zhang, Yuqi Zhou, Zhaokai Wang, Xiaohong Ye, Lijun Cai, Fang Zhang, Huibin Chen, Fuquan Jiang, Hui Fang, Shanjun Yang, Jie Liu, Maria T Diaz-Meco, Ying Su, Hu Zhou, Jorge Moscat, Xiangzhi Lin, Xiao-Kun Zhang
PMID28388439
期刊Mol Cell
发布时间2017-04-06
DOI10.1016/j.molcel.2017.03.008

实验完整度

研究包含体外细胞实验、体内小鼠模型(急性肝损伤和肥胖模型)和多个机制验证,如SPR结合、coIP、泛素化分析、自噬检测等,证据层级丰富。

主要模型

HepG2细胞 小鼠胚胎成纤维细胞(MEFs) Nur77基因敲除小鼠(Nur77^-/-) 高脂饮食诱导肥胖小鼠模型

重点核对

雷公藤红素与Nur77-LBD结合(SPR,Kd=0.29μM) 细胞处理:HepG2、MEFs等,雷公藤红素浓度(1-4μM)和TNFα(20 ng/mL) 体内模型:LPS/D-GalN诱导急性肝损伤和HFD诱导肥胖,雷公藤红素剂量(0.2或0.5 mg/kg) 关键突变体:Nur77/L506W、Nur77/K536R、TRAF2/AA等 自噬抑制剂:氯喹、渥曼青霉素

摘要

线粒体在细胞死亡、自噬、免疫和炎症中发挥重要作用。我们之前表明,孤儿核受体Nur77通过靶向线粒体诱导细胞凋亡。在此,我们报道雷公藤红素(一种有效的抗炎五环三萜类化合物)与Nur77结合,以抑制炎症并以Nur77依赖性方式诱导自噬。雷公藤红素促进Nur77从细胞核转位至线粒体,在线粒体上与肿瘤坏死因子受体相关因子2(TRAF2)相互作用,TRAF2是对炎症信号重要的支架蛋白和E3泛素连接酶。该相互作用由TRAF2中的LxxLL基序介导,不仅导致TRAF2泛素化的抑制,还导致Lys63连接的Nur77泛素化。在炎症条件下,泛素化的Nur77驻留在线粒体上,使其对自噬敏感,这一过程涉及Nur77与p62/SQSTM1的相互作用。总之,我们的结果确定Nur77是雷公藤红素的关键细胞内靶点,并揭示了Nur77依赖性清除发炎线粒体以减轻炎症的机制。

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
雷公藤红素如何通过Nur77发挥抗炎作用?其机制是否涉及线粒体自噬?
核心机制
雷公藤红素结合Nur77,促进其线粒体转位和与TRAF2相互作用,通过抑制TRAF2泛素化并促进Lys63连接的Nur77泛素化,导致线粒体自噬清除受损线粒体,从而减轻炎症。
主要证据
体外:SPR显示雷公藤红素结合Nur77-LBD;coIP证实Nur77-TRAF2相互作用;泛素化实验表明K63链接的Nur77泛素化;体内:LPS/D-GalN诱导的野生型小鼠中雷公藤红素抑制炎症和诱导自噬,但在Nur77^-/-小鼠中效果减弱;HFD肥胖模型中雷公藤红素降低体重,依赖Nur77。
研究意义
揭示Nur77作为雷公藤红素的直接靶点,并阐明其通过线粒体自噬减轻炎症的机制,为代谢和炎症疾病的治疗提供潜在靶点。

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

鉴定雷公藤红素为Nur77配体

筛选和验证雷公藤红素与Nur77的直接结合

利用SPR、CD、HPLC和分子对接研究雷公藤红素与Nur77-LBD的结合,并通过报告基因实验验证其对Nur77转录活性的抑制。

2

验证Nur77在雷公藤红素抗炎和诱导自噬中的作用

确定Nur77是否介导雷公藤红素的抗炎和自噬效应

在细胞和动物模型中,通过siRNA敲低或基因敲除Nur77,检测雷公藤红素对TNFα诱导的IκBα降解、NF-κB激活和LC3-II诱导的影响。

3

确定Nur77-TRAF2相互作用及结构基础

阐明雷公藤红素诱导Nur77与TRAF2相互作用的分子机制

通过coIP、GST pull-down和突变分析,鉴定TRAF2中的LxxLL基序(245LAMLL249)介导与Nur77-LBD的结合。

4

验证TRAF2-Nur77相互作用对泛素化的影响

确定Nur77-TRAF2相互作用是否调节TRAF2和RIP1的泛素化以及Nur77自身的泛素化

通过泛素化实验检测TRAF2和RIP1的泛素化水平,以及Nur77的K63连接泛素化,并通过突变体分析确定关键赖氨酸残基。

5

揭示Nur77介导线粒体自噬的机制

阐明泛素化Nur77如何通过p62介导线粒体自噬

通过免疫荧光和 biochemical fractionation 分析Nur77、p62、LC3和线粒体的共定位,以及p62的UBA结构域在介导相互作用中的地位。

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Myc抗体Santa Cruzsc-40
抗Hsp60抗体Abcamab46798
抗泛素抗体Cell Signal Technology3933S
抗β-actin抗体Cell Signal Technology4970S
抗IκBα抗体Cell Signal Technology4814S
抗LC3抗体Cell Signal Technology4108S
抗磷酸化IKKα/IKKβ抗体Cell Signal Technology2078s
抗Nur77抗体(M-210)Santa Cruz Biotechnologysc-5569
抗LC3B抗体Santa Cruz Biotechnologysc-28266
抗p65抗体Santa Cruz Biotechnologysc-109
抗GST抗体Santa Cruz Biotechnologysc-138
抗TRAF2抗体Santa Cruz Biotechnologysc-7187
抗FLAG抗体SigmaF1804
渥曼青霉素BeyotimeS1952
重组人TNFα蛋白Peprotech300-01a-50
脂多糖SigmaL2630
D-半乳糖胺SigmaG0500
氯喹SigmaC6628-25G
地塞米松SigmaD8040
MG132SigmaC2211-5MG
9-顺式维甲酸SigmaR4643-1MG
CD3254Santa Cruz Biotechnologysc-358786
小鼠IL-1β ELISA试剂盒Elabscience BiotechnologyE-EL-M0037c
小鼠IL-6 ELISA试剂盒Elabscience BiotechnologyE-EL-M0044c
Pierce BCA蛋白检测试剂盒Thermo Scientific23225

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
细胞培养与处理
细胞系(如HepG2、MEFs)的培养条件、雷公藤红素浓度(1-4 μM)、TNFα浓度(20 ng/mL)、处理时间(1-6小时)
阅读提示:Methods中的Cell Culture Conditions和Western Blotting部分
雷公藤红素结合分析
SPR实验中的Nur77-LBD浓度、雷公藤红素浓度梯度、固定化条件
阅读提示:Methods中的Biacore Assay部分
动物模型
小鼠品系(野生型C57BL/6J和Nur77^-/-)、性别和年龄(雄性4-6周)、诱导方法(LPS 80 μg/kg和D-GalN 200 mg/kg)、雷公藤红素给药方案(剂量0.2或0.5 mg/kg,HFD模型中0.1 mg/kg)
阅读提示:Methods中的Animal Studies部分
免疫共沉淀(coIP)
抗体选择(抗Myc、抗Flag)、转染质粒、细胞裂解缓冲液成分、洗涤条件
阅读提示:Methods中的Coimmunoprecipitation部分
泛素化检测
HA-Ub转染、免疫沉淀抗体、SDS-PAGE和WB分析
阅读提示:Methods中的Western Blotting和Coimmunoprecipitation部分