USP14抑制促进DNA损伤修复并抑制早发性卵巢功能不全中卵巢颗粒细胞衰老

USP14 inhibition promotes DNA damage repair and represses ovarian granulosa cell senescence in premature ovarian insufficiency.

作者信息Lin-Zi Ma, Ao Wang, Yun-Hui Lai, Jun Zhang, Xiao-Fei Zhang, Shi-Ling Chen, Xing-Yu Zhou
PMID39261935
发布时间2024-09-11
DOI10.1186/s12967-024-05636-3

实验完整度

包含临床样本、体外细胞实验、体内动物模型等多个证据层级,且明确包含功能验证和机制验证。

主要模型

bPOI患者黄素化颗粒细胞 KGN细胞系 D-半乳糖诱导的POI小鼠模型

重点核对

IU1浓度50 μM及处理时间24小时 ETO诱导DNA损伤浓度5 μg/mL及处理时间6小时 si-USP14转染序列 D-gal剂量200 mg/kg及处理时间6周 小鼠分组及样本量(每组6或12只)

摘要

背景:早发性卵巢功能不全(POI)是一种女性40岁前卵巢功能显著下降或丧失的疾病。然而,POI的发病机制仍需进一步阐明,迫切需要能够延缓或逆转卵巢储备下降的特异性靶向药物。颗粒细胞中异常的DNA损伤修复(DDR)和细胞衰老是POI的致病机制。泛素特异性蛋白酶14(USP14)是调节DDR相关蛋白去泛素化的关键酶,但USP14是否参与POI的发病机制仍不清楚。方法:我们检测了生化POI(bPOI)患者颗粒细胞中USP14 mRNA的表达。在KGN细胞中,我们使用IU1和siRNA-USP14特异性抑制USP14,并构建了稳定过表达USP14的细胞系,以检查其对颗粒细胞DDR功能和细胞衰老的影响。接下来,我们探讨了IU1在D-半乳糖诱导的POI小鼠模型中的治疗潜力。结果:bPOI患者颗粒细胞中USP14的表达显著上调。在KGN细胞中,IU1处理和siUSP14转染降低了依托泊苷诱导的DNA损伤水平,促进了DDR功能,并抑制了细胞衰老。USP14过表达增加了DNA损伤,损害了DDR功能,并促进了细胞衰老。此外,IU1处理和siUSP14转染增加了非同源末端连接(NHEJ),上调了RNF168、Ku70和DDB1,并增加了KGN细胞中泛素化的DDB1水平。相反,USP14过表达具有相反的效果。腹腔注射IU1减轻了体内颗粒细胞中依托泊苷诱导的DNA损伤,改善了D-半乳糖诱导的POI表型,促进了DDR,并抑制了卵巢颗粒细胞的细胞衰老。结论:卵巢颗粒细胞中上调的USP14可能在POI发病机制中发挥作用,靶向USP14可能是潜在的POI治疗策略。我们的研究为POI的发病机制提供了新的见解,并提供了新的POI治疗策略。

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
USP14是否参与POI的发病机制,以及抑制USP14能否改善POI表型
核心机制
USP14通过调节RNF168、Ku70和DDB1的表达与泛素化水平,损害NHEJ介导的DNA损伤修复,促进颗粒细胞衰老
主要证据
临床样本显示bPOI患者颗粒细胞USP14 mRNA升高;KGN细胞中抑制USP14降低ETO诱导的DNA损伤、促进DDR、抑制衰老,过表达则相反;小鼠模型中IU1改善D-gal诱导的POI表型
研究意义
靶向USP14可能是POI的潜在治疗策略

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bPOI患者颗粒细胞中USP14的表达水平及其与卵巢储备的相关性

收集bPOI患者和对照组的hLGCs,通过qRT-PCR检测USP14 mRNA表达,并进行Spearman相关性分析

2

细胞模型构建与处理

在KGN细胞中调节USP14表达,观察其对DNA损伤和衰老的影响

使用IU1、si-USP14抑制USP14,或过表达USP14,并用ETO诱导DNA损伤

3

DNA损伤修复功能检测

评估USP14对颗粒细胞DDR功能的影响

通过彗星实验、γH2AX蛋白表达和焦点形成、53BP1和p-DNA-PKcs表达检测DNA损伤和NHEJ修复

4

机制验证

验证USP14是否通过RNF168、Ku70、DDB1及其泛素化调节DDR

检测RNF168、Ku70、DDB1表达及H2AX单泛素化,Co-IP验证USP14与DDB1相互作用及DDB1泛素化水平

5

体内功能验证

评估USP14抑制在体内对颗粒细胞DNA损伤和衰老的影响

小鼠腹腔注射IU1并给予ETO或D-gal,检测卵巢颗粒细胞DNA损伤、细胞衰老和卵巢功能

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
Percoll细胞分离液GE HealthCare--
RNAiso PlusTaKaRa--
PrimeScipt RT试剂盒TaKaRa--
SYBR Premix Ex Taq IITaKaRa--
Quant Studio 5Applied Biosystems--
DMEM/F-12培养基----
胎牛血清Gibco--
DMEM培养基Gibco--
Lipofectamine 3000转染试剂Life Technologies--
嘌呤霉素----
Lipofectamine 3000试剂Gibco--
彗星实验试剂盒Keygen--
Imager D2荧光显微镜Zeiss--
RIPA裂解液Beyotime--
蛋白酶抑制剂混合物Beyotime--
磷酸酶抑制剂Beyotime--
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime--
PVDF膜Bio-Rad Laboratories--
Clarity Western化学发光底物Bio-Rad--
γH2AX抗体CST8240
p21抗体CST2947
53BP1抗体Abcamab175933
DDB1抗体Abcamab109027
Ku70抗体Proteintech66607-1-Ig
H2AX抗体Proteintech10856-1-AP
泛素抗体Santa Cruz--
Flag抗体Abcamab205606
His抗体Proteintech66005-1-Ig
cleaved-PARP抗体Abcamab32064
PCNA抗体Santa Cruzsc-56
β-gal抗体Santa Cruzsc-377257
GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
HRP标记二抗BeyotimeSA00001-1和SA00002-1
IP裂解液Beyotime--
Protein A/G免疫沉淀磁珠Bimake--
IU1MedChemExpress--
依托泊苷MedChemExpress--
D-半乳糖Sigma--
SA-β-半乳糖苷酶染色试剂盒Beyotime--
Olympus LX73显微镜Olympus--
BX63显微镜Olympus--
小鼠FSH ELISA试剂盒mlbio--
小鼠AMH ELISA试剂盒mlbio--
小鼠雌二醇ELISA试剂盒mlbio--
伊红Leagene--
Tris-EDTA抗原修复液Servicebio--
柠檬酸盐缓冲液Servicebio--
DAB工作液Gene Tech--
含DAPI封片剂Abcam--
Imager D2正置荧光显微镜Zeiss--
FITC TUNEL细胞凋亡检测试剂盒Servicebio--
GraphPad Prism软件----

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
临床样本收集
bPOI诊断标准、对照组纳入标准、样本量(bPOI=50, 对照=41)
阅读提示:Materials and methods - Patient inclusion criteria and human luteinized granulosa cell (hLGC) collection
细胞培养与处理
KGN细胞培养条件、IU1浓度及处理时间、ETO浓度及处理时间、si-USP14转染浓度
阅读提示:Materials and methods - Cell culture and siRNA transfection; Results - USP14 affects the DDR function of granulosa cells
DNA损伤检测
彗星实验参数(如电压、时间)、γH2AX检测时间点
阅读提示:Materials and methods - Comet assay; Results - USP14 affects the DDR function of granulosa cells
动物实验
小鼠品系、年龄、体重、D-gal剂量及注射方式、IU1剂量及注射方式、处理持续时间、样本量
阅读提示:Materials and methods - Animal models and treatments
卵巢功能评估
ELISA检测指标(FSH、AMH、E2)、HE染色计数卵泡类型及计数方法
阅读提示:Materials and methods - ELISA assay; Hematoxylin-eosin staining (HE)