内源性肽PDYBX1及其前体蛋白YBX1在先天性巨结肠中的作用机制

Mechanism of Endogenous Peptide PDYBX1 and Precursor Protein YBX1 in Hirschsprung's Disease.

作者信息Qiaochu Sun, Zhengke Zhi, Chenglong Wang, Chunxia Du, Jie Tang, Hongxing Li, Weibing Tang
PMID37779176
发布时间2024-06
DOI10.1007/s12264-023-01132-8

实验完整度

高

包括细胞实验(SK-N-BE2和ENPCs,Transwell、EdU、细胞骨架染色)、分子实验(IP、免疫荧光、Western blot)及体内模型(斑马鱼和Ednrb−/−小鼠)验证。

主要模型

SK-N-BE2细胞系 小鼠肠神经前体细胞(ENPCs) 斑马鱼模型 Ednrb−/−小鼠HSCR模型

重点核对

PDYBX1处理剂量20 μg/mL YBX1 siRNA敲低 ERK2过表达 斑马鱼MO-YBX1注射剂量4 ng Ednrb−/−小鼠PDYBX1给药剂量1 mg/kg(尾静脉)

摘要

内源性肽是一类具有小分子量和优异吸收性的生物活性物质,调节多种细胞过程和疾病。然而,它们在先天性巨结肠(HSCR)发生中的作用仍不清楚。在此,我们发现源自YBX1的内源性肽(本研究称为PDYBX1)在HSCR患者的无神经节结肠组织中表达上调,而其前体蛋白YBX1表达下调。Transwell和细胞骨架染色实验显示,沉默YBX1抑制肠神经细胞的迁移,而PDYBX1处理后这种效应部分逆转。此外,免疫沉淀和免疫荧光显示ERK2与YBX1和PDYBX1结合。YBX1的下调阻断了ERK1/2通路,但PDYBX1的上调通过结合ERK2抵消了这种效应,从而促进细胞迁移和增殖。总之,内源性肽PDYBX1可能部分缓解其前体蛋白YBX1下调引起的ERK1/2通路抑制,从而拮抗肠神经细胞的损伤。PDYBX1可能被用来设计一种新型的HSCR潜在治疗药物。

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
内源性肽PDYBX1及其前体蛋白YBX1在HSCR发生中的作用和机制是什么?
核心机制
YBX1通过与ERK2结合激活ERK1/2通路,促进肠神经细胞迁移和增殖;PDYBX1作为YBX1衍生的肽,也能结合ERK2,部分激活ERK1/2通路,拮抗YBX1下调引起的抑制效应。
主要证据
体外实验(Transwell、细胞骨架染色、EdU)显示YBX1敲低抑制细胞迁移和增殖,PDYBX1处理逆转;IP和免疫荧光证实YBX1和PDYBX1与ERK2结合;Western blot显示YBX1敲低降低ERK2和p-ERK1/2水平,PDYBX1增加其水平;斑马鱼和Ednrb−/−小鼠模型中PDYBX1促进肠神经细胞迁移和ENS形成。
研究意义
揭示HSCR发病机制,提供PDYBX1作为HSCR潜在治疗药物的新策略。

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

临床样本分析

检测HSCR患者结肠组织中PDYBX1和YBX1的表达差异

收集HSCR患者无神经节、扩张及对照结肠组织,通过ELISA检测PDYBX1,qRT-PCR和Western blot检测YBX1表达。

2

细胞功能实验

验证YBX1敲低对肠神经细胞迁移和增殖的影响

在SK-N-BE2细胞和ENPCs中,使用siYBX1敲低YBX1,通过Transwell、细胞骨架染色和EdU实验检测细胞迁移和增殖。

3

PDYBX1功能验证

验证PDYBX1对肠神经细胞迁移和增殖的影响

将合成的PDYBX1(20 μg/mL)处理SK-N-BE2和ENPCs,通过Transwell、细胞骨架染色和EdU检测细胞功能;用FITC-PDYBX1验证细胞摄取。

4

挽救实验

验证PDYBX1能否逆转YBX1敲低引起的细胞功能抑制

在YBX1敲低的同时加入PDYBX1,检测细胞迁移和增殖的恢复情况。

5

机制研究

验证YBX1和PDYBX1与ERK2的相互作用及对ERK1/2通路的影响

免疫共沉淀(IP)和免疫荧光检测YBX1/PDYBX1与ERK2的结合;Western blot检测ERK2、p-ERK1/2、ERK1水平的变化;ERK2过表达或敲低实验验证功能。

6

体内验证

在斑马鱼和小鼠模型中验证PDYBX1对ENS形成的影响

斑马鱼注射MO-YBX1和/或PDYBX1,观察HuC/D+细胞数量;Ednrb−/−小鼠在E9.5-14.5天注射PDYBX1,E16.5取胚胎肠道进行全组织免疫荧光染色。

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/F12培养基GibcoC11330500BT
胎牛血清Procell164210-500
青霉素-链霉素-两性霉素B溶液ProcellPB180121
IV型胶原酶SigmaC5138-25MG
小鼠肠神经嵴干细胞完全培养基ProcellCM-M216
Lipofectamine 3000转染试剂ThermoFisher--
TRIzol试剂Life Technologies--
逆转录试剂盒VazymeR323-01-AC
ChamQ SYBR qPCR预混液VazymeQ311-02-AA
RIPA裂解液Beyotime--
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime--
PVDF膜Merck--
抗YBX1抗体Proteintech20339-1-AP
抗ERK2抗体Abcamab32081
抗ERK1抗体Abcamab32537
抗6xHis标签抗体Abcamab18184
磷酸化p44/42 MAPK抗体CST4370
抗GAPDH抗体Abcamab8245
HRP标记的山羊抗兔IgGBeyotimeA0208
HRP标记的山羊抗小鼠IgGBeyotimeA0216
ECL化学发光试剂盒NcmBiotech UltraP10050
EdU试剂盒Ribobio--
结晶紫Beyotime--
TRITC标记的鬼笔环肽Yeasen--
DAPI染色液SouthernBiotech0100-20
PDYBX1肽BNQ Biotech (Nanjing) Ltd.--
His标记的PDYBX1肽BNQ Biotech (Nanjing) Ltd.--
FITC标记的PDYBX1肽BNQ Biotech (Nanjing) Ltd.--
内源性肽ELISA试剂盒BNQ Biotech--
PDYBX1特异性抗体BNQ Biotech--
免疫沉淀试剂盒ThermoFisher88804
免疫荧光封闭液BeyotimeP0220
DAPI抗荧光淬灭封片剂SouthernBiotech0100-20
抗HuC/D抗体ThermofisherA-21271
抗Tuj1抗体Abcamab18207
Alexa Fluor 488标记的二抗Yeasen33906ES60
激光共聚焦显微镜(LSM700)Zeiss--
激光共聚焦显微镜(LSM900)Zeiss--
小动物活体成像系统PerkinElmer--

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
临床样本
HSCR患者无神经节和扩张结肠组织,对照结肠组织,24例
阅读提示:Materials and Methods: Clinical Samples
细胞培养
SK-N-BE2细胞系,ENPCs分离自C57BL/6J孕鼠(E16.5),培养基成分,培养条件(37°C,5% CO2)
阅读提示:Materials and Methods: Cell Culture
细胞转染
siRNA和过表达质粒序列,转染试剂Lipofectamine 3000,转染时间
阅读提示:Materials and Methods: Cell Transfection; Table S1
PDYBX1处理
PDYBX1浓度(20 μg/mL),处理时间
阅读提示:Results: PDYBX1 Promotes the Migration; Figure 3
体内实验
斑马鱼MO-YBX1注射剂量(4 ng),PDYBX1浓度(6 μmol/L);小鼠PDYBX1剂量(1 mg/kg),给药时间(E9.5-14.5),注射途径(尾静脉)
阅读提示:Materials and Methods: Zebrafish Model, Animals