RNF125 的高甲基化通过增加 HMGB1 稳定性促进哮喘中自噬诱导的氧化应激

Hypermethylation of RNF125 promotes autophagy-induced oxidative stress in asthma by increasing HMGB1 stability.

作者信息Jiapeng Hu, Ruiwei Ding, Shaozhuang Liu, Jia Wang, Jianjun Li, Yunxiao Shang
PMID37599832
期刊iScience
发布时间2023-07-27
DOI10.1016/j.isci.2023.107503

实验完整度

包含体内动物模型、体外细胞实验、临床样本及分子机制验证,涵盖过表达/敲低、IP-Mass、泛素化位点突变等验证。

主要模型

OVA 诱导的 BALB/c 小鼠哮喘模型 人支气管上皮细胞系 16HBE 哮喘患者支气管及肺组织样本

重点核对

OVA 诱导哮喘模型中 RNF125 表达下调 Rnf125 启动子 CpG 岛高甲基化 RNF125 与 HMGB1 结合并促进其泛素化降解 RNF125 过表达对自噬和氧化应激的抑制 HMGB1 过表达部分逆转 RNF125 的作用

摘要

哮喘是一种全球性的慢性气道疾病。RNF125 是一种 E3 泛素连接酶,其在哮喘中的表达和作用仍不确定。在本研究中,我们发现在小鼠和哮喘患者的支气管上皮中 RNF125 表达下调。在 OVA 处理的小鼠原代气道上皮细胞中,Rnf125 高甲基化是 RNF125 低表达的原因。此外,我们证明 RNF125 在体内和体外均可减弱自噬、氧化应激,并保护上皮屏障。另外,我们确定 HMGB1 是 RNF125 的底物,RNF125 与 HMGB1 的 HMG B-box 结构域相互作用,并通过泛素蛋白酶体系统诱导其降解,从而减少自噬和氧化应激。总之,我们的研究阐明 Rnf125 的高甲基化降低其表达,通过增加 HMGB1 稳定性促进哮喘中自噬诱导的氧化应激。这些发现为哮喘的发病机制提供了理论和实验基础。

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
探究 RNF125 在哮喘中的表达、功能及其调控自噬和氧化应激的分子机制。
核心机制
Rnf125 启动子高甲基化导致 RNF125 表达下调,使其对 HMGB1 的泛素化降解减少,HMGB1 稳定性增加,从而促进自噬诱导的氧化应激。
主要证据
OVA 小鼠模型和哮喘患者样本中 RNF125 表达降低,Rnf125 高甲基化;RNF125 过表达抑制自噬和氧化应激,其敲低则相反;RNF125 与 HMGB1 相互作用并促进其泛素化降解;HMGB1 过表达部分逆转 RNF125 的保护作用。
研究意义
研究揭示了 RNF125/HMGB1 轴在哮喘发病中的新机制,为哮喘的发病机制提供理论和实验依据,可能为开发针对氧化应激和自噬的治疗方法奠定基础。

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 RNF125 在哮喘中的表达

明确 RNF125 在哮喘支气管上皮中的表达变化。

通过 OVA 诱导小鼠哮喘模型(第 3、7、14 天)和哮喘患者样本,利用免疫组化和 Western blot 检测 RNF125 表达。

2

分析 Rnf125 启动子甲基化

探究 RNF125 低表达是否由启动子甲基化引起。

通过 UCSC 数据库预测 CpG 岛,利用焦磷酸测序检测 OVA 小鼠原代气道上皮细胞中 Rnf125 启动子甲基化水平,并用去甲基化药物地西他滨处理小鼠验证。

3

体内过表达 Rnf125 评估功能

验证 RNF125 过表达对哮喘症状和病理变化的影响。

用 AAV6 介导 Rnf125 在小鼠支气管上皮过表达,检测肺功能、炎症细胞浸润、黏液分泌、自噬、氧化应激和上皮屏障蛋白表达。

4

体外过表达和敲低 RNF125 验证功能

在 16HBE 细胞中验证 RNF125 对自噬、氧化应激和屏障功能的影响。

通过质粒过表达和 siRNA 敲低 RNF125,检测自噬相关蛋白、ROS、MDA、GSH、SOD 和屏障蛋白。

5

鉴定 RNF125 相互作用蛋白及底物

寻找 RNF125 的下游底物。

通过免疫沉淀联合质谱和 UbiBrowser 数据库预测,筛选出 HMGB1 作为潜在底物,并通过 Co-IP 和免疫荧光验证相互作用,确定结合结构域。

6

验证 RNF125 调控 HMGB1 的分子机制

验证 RNF125 是否通过泛素-蛋白酶体途径降解 HMGB1。

使用 CHX 和 MG132 处理,检测 HMGB1 蛋白稳定性;通过泛素化实验和点突变(K150R)确定泛素化位点。

7

验证 HMGB1 在 RNF125 功能中的必要性

验证 HMGB1 是否介导 RNF125 抑制自噬和氧化应激的作用。

在 16HBE 细胞中共过表达 RNF125 和 HMGB1 或 BECN1,检测自噬和氧化应激指标的变化。

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 LC3 抗体Abcamab192890
抗 Beclin1 抗体Abcamab207612
抗 p62 抗体Abcamab109012
抗 RNF125 抗体AbclonalA15165
抗 HA 抗体(兔源)Cell Signaling Technology3724
抗泛素抗体Cell Signaling Technology58395
抗 HA 抗体(鼠源)GIN (Japan)GNI4110-HA
抗 Myc 抗体(鼠源)GIN (Japan)GNI4110-MC
抗 HMGB1 抗体(鼠源)Novus BiologicalsNBP2-27396
抗 HMGB1 抗体(兔源)Proteintech Group10829-1-AP
抗 Flag 抗体(兔源)Proteintech Group20543-1-AP
抗 Myc 抗体(兔源)Proteintech Group16286-1-AP
抗 β-actin 抗体Proteintech Group20536-1-AP
抗 ZO-1 抗体Proteintech Group21773-1-AP
抗 Occludin 抗体Proteintech Group13409-1-AP
抗 Claudin 1 抗体Proteintech Group13050-1-AP
抗 Flag 抗体(鼠源)Sigma-AldrichF1804
脂多糖Sigma-AldrichL2880
卵清蛋白Sigma-AldrichA5503
2',7'-二氯荧光黄双乙酸盐Sigma-AldrichD6883
氢氧化铝Thermo Scientific77161
RPMI-1640 培养基ProcellPM150110
胎牛血清Bioind04-001
链霉蛋白酶SolarbioP8360
脱氧核糖核酸酶 ISolarbioD8071
TRIzol 试剂Takara9108
磷酸酶抑制剂MeilunbioMB12707
地西他滨SelleckchemS1200
MG132ApexBioa2585
Wright-Giemsa 染色试剂盒SolarbioG1020
丙二醛试剂盒BeyotimeS0131
超氧化物歧化酶试剂盒ElabscineceE-BC-K020
谷胱甘肽试剂盒SolarbioBC1175
BCA 试剂盒BeyotimeP0010
cDNA 合成试剂盒TakaraRR047A
SYBR PrimeScript RT-PCR 试剂盒TakaraRR820A
基因组 DNA 提取试剂盒Sangon BiotechB518264

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
OVA 哮喘小鼠模型
小鼠品系、性别、年龄、体重;OVA 致敏剂量、佐剂、给药途径;激发浓度、时间、天数;AAV6 给药途径和剂量
阅读提示:参见 STAR Methods 中 'Establishment of asthma mouse model and treatment'
RNF125 过表达/敲低
16HBE 细胞培养条件;转染试剂和用量;质粒或 siRNA 序列;转染时长;CHX 和 MG132 处理浓度和时间
阅读提示:参见 STAR Methods 中 'Cell culture and treatment' 和 'Western blotting, immunoprecipitation, and protein mass spectrometry'
氧化应激检测
DCFH-DA 浓度和孵育时间;MDA、SOD、GSH 检测试剂盒型号和使用步骤;荧光显微镜和酶标仪设置
阅读提示:参见 STAR Methods 中 'Oxidative stress analysis'
泛素化检测
Flag-RNF125、HA-Ub 质粒共转染;MG132 处理;IP 抗体;SDS-PAGE 和免疫印迹条件;泛素化水平定量方法
阅读提示:参见 Methods 和 Figure 6 图注
临床样本
患者纳入和排除标准;样本收集部位和大小;样本保存条件;伦理审批号
阅读提示:参见 STAR Methods 中 'Participants' 和 'Preparation of human lung tissues'