TRABD维持线粒体稳态并保护缺血再灌注诱导的肾小管损伤

TRABD maintains mitochondrial homeostasis and protects against ischemia reperfusion-induced renal tubular injury.

作者信息Wenqi Duan, Wenye Wu, Cui Yang, Mei Zhang, Xuemei Li, Wenmin Tian, Yang Chen, Xinjun Zhang
PMID40778267
发布时间2025-07-24
DOI10.3389/fcell.2025.1619339

实验完整度

包含体外细胞模型(HEK293A、HeLa)的功能验证、机制验证(蛋白互作、磷酸化)以及体内TRABD敲除小鼠模型的缺血再灌注损伤验证。

主要模型

HEK293A细胞 HeLa细胞 TRABD基因敲除小鼠(C57BL/6J背景) 小鼠原代肾小管上皮细胞(PTECs)

重点核对

TRABD的亚细胞定位依赖于C末端跨膜结构域,N端朝向细胞质 TRABD敲除对线粒体形态的影响在不同条件下(正常培养 vs CCCP处理)相反 TRABD与PGAM5的相互作用在正常和CCCP处理条件下均存在 小鼠缺血再灌注模型中,TRABD敲除加重肾小管损伤,检测时间点为再灌注后1、3、7天 TRABD敲除导致肾组织中cGAS和STING蛋白水平升高

摘要

线粒体是许多关键细胞过程的枢纽,其功能和动力学受到严格调控。TRABD是Tiki/TraB家族蛋白,功能未知。在此,我们将TRABD鉴定为一种新的线粒体外膜蛋白。细胞中TRABD的缺失严重损害线粒体呼吸和ATP产生,抑制细胞生长,增加活性氧水平。TRABD的缺失也影响线粒体动力学和线粒体自噬,可能通过与PGAM5的相互作用。在小鼠中敲除TRABD显著加重缺血再灌注诱导的肾小管损伤,通过促进线粒体碎片化和损伤。我们的研究鉴定了一种新的线粒体外膜蛋白,并揭示了TRABD在线粒体动力学和缺血再灌注诱导的肾小管损伤中的关键作用。

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
TRABD蛋白在线粒体中的定位和功能如何,以及它在缺血再灌注诱导的肾小管损伤中起什么作用?
核心机制
TRABD通过与PGAM5相互作用调控线粒体动力学和线粒体自噬,其缺失在应激条件下促进线粒体碎片化,加重线粒体损伤,并激活cGAS-STING通路。
主要证据
免疫荧光和蛋白酶保护实验证明TRABD定位于线粒体外膜;TRABD敲除降低线粒体呼吸和ATP产生,增加ROS,并影响DRP1磷酸化;TRABD敲除小鼠在缺血再灌注后肾损伤加重,伴有碎片化线粒体和cGAS-STING通路激活。
研究意义
本研究揭示了TRABD在线粒体质量控制中的关键作用,并表明TRABD对缺血再灌注诱导的肾小管损伤具有保护作用,为肾脏保护提供了潜在靶点。

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

TRABD亚细胞定位鉴定

确定TRABD蛋白在线粒体中的定位和拓扑结构

在HeLa细胞中表达EGFP-TRABD,通过免疫荧光与TOM20共定位;分离线粒体进行蛋白酶保护实验;表达缺失或跨膜域融合的突变体验证定位;通过荧光蛋白酶保护实验确定拓扑结构。

2

TRABD敲除细胞系的构建及表型分析

探究TRABD缺失对细胞生长和线粒体功能的影响

利用CRISPR/Cas9在HEK293A细胞中敲除TRABD,验证敲除效率后检测细胞增殖、细胞周期、ATP水平、线粒体呼吸、糖酵解、ROS和线粒体膜电位。

3

线粒体动力学和线粒体自噬分析

评估TRABD缺失对线粒体形态、DRP1磷酸化和线粒体自噬的影响

通过免疫荧光染色TOM20定量线粒体形态(碎片状、中间状、管状),免疫印迹检测DRP1及其磷酸化水平,使用MTDR流式细胞术和蛋白印迹检测线粒体自噬。

4

TRABD相互作用蛋白筛选和验证

鉴定与TRABD相互作用的蛋白并验证其与PGAM5的相互作用

通过免疫沉淀结合定量质谱筛选相互作用蛋白,并用免疫共沉淀验证TRABD与PGAM5的相互作用,同时检测TRABD敲除对PGAM5和RHOT1/2蛋白水平的影响。

5

小鼠缺血再灌注肾损伤模型

评估TRABD敲除对缺血再灌注诱导的肾小管损伤的影响

生成TRABD敲除小鼠,进行单侧肾缺血再灌注手术(30分钟缺血),在不同时间点收集肾脏,通过PAS染色、TUNEL、qRT-PCR和免疫印迹评估损伤、炎症和线粒体损伤标志物。

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培养基----
胎牛血清BioChannel Biological Technology Co., Ltd.BC-SE-FBS07
L-谷氨酰胺----
青霉素----
链霉素----
lentiCRISPR v2质粒Addgene52961
psPAX2包装载体Addgene12260
pMD2.G包装载体Addgene12259
嘌呤霉素----
O2k荧光呼吸仪Oroboros Instruments--
DatLab 7.4软件Oroboros Instruments--
寡霉素----
2-脱氧-D-葡萄糖----
ATP检测试剂盒(碧云天,S0026)BeyotimeS0026
BCA蛋白检测----
DCFH-DA(碧云天,S0033S)BeyotimeS0033S
TMRE(碧云天,C2001S)BeyotimeC2001S
NovoCyte Quanteon流式细胞仪Agilent--
FlowJo软件----
NP-40(索莱宝,N8030)SolarbioN8030
蛋白酶抑制剂混合物(TargetMol,C0001)TargetMolC0001
磷酸酶抑制剂混合物(TargetMol,C0002)TargetMolC0002
盖玻片(NEST Biotechnology,801010)NEST Biotechnology801010
Triton X-100(索莱宝,T8200)SolarbioT8200
正常驴血清(Yeasen Biotechnology,36116ES03)Yeasen Biotechnology36116ES03
DAPI----
激光扫描共聚焦显微镜(奥林巴斯FV3000)OlympusFV3000
CCK-8试剂盒(Abbkine,BMU106-CN)AbbkineBMU106-CN
RNase A----
碘化丙啶----
RNA提取试剂盒(Vazyme Biotech,RC101)Vazyme BiotechRC101
逆转录试剂盒(Vazyme Biotech,R323)Vazyme BiotechR323
SYBR Green PCR预混液(Tsingke Biotech,TSE401)Tsingke BiotechTSE401
CFX Connect实时荧光定量PCR检测系统Bio-Rad--
II型胶原酶----
70 μm细胞筛(Biofil)Biofil--
DMEM/F12 (1:1)培养基----
血管夹(Roboz Surgical Instrument Co.,德国)Roboz Surgical Instrument Co.--
PAS染色(G1281,索莱宝)SolarbioG1281
DeadEnd™荧光TUNEL系统(G3250,Promega)PromegaG3250

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
细胞培养与基因敲除
细胞系来源(HEK293A、HeLa、HEK293T)的ATCC或Procell编号;DMEM培养基高糖、10% FBS、2 mM L-谷氨酰胺、100 U/mL青霉素、100 μg/mL链霉素;CRISPR-Cas9敲除sgRNA序列;嘌呤霉素筛选浓度(2 μg/mL)。
阅读提示:参见2.2节细胞系、2.3节CRISPR-Cas9敲除细胞系
线粒体功能检测
OCR测定时细胞数量、温度(37°C)、搅拌速度(750 rpm);ATP测定按试剂盒说明;ROS检测使用10 μM DCFH-DA孵育15分钟;膜电位检测使用500 nM TMRE孵育20分钟,CCCP处理浓度和时间。
阅读提示:参见2.6-2.10节
线粒体动力学与自噬
CCCP处理浓度(30 μM)和时间(6小时);免疫印迹检测的抗体(DRP1、pDRP1 Ser616、pDRP1 Ser637、MFN2、TOM20、TIM23、COXIV、LC3-II);MTDR浓度和孵育时间。
阅读提示:参见3.3、3.4节和图3、图4说明
蛋白相互作用验证
免疫沉淀所用抗体(anti-HA、anti-FLAG);质谱分析中样本制备和条件;免疫共沉淀验证时使用的细胞裂解液成分。
阅读提示:参见2.11节和3.5节
小鼠缺血再灌注模型
TRABD敲除小鼠品系和构建方法;缺血时间(30分钟);再灌注时间点(1、3、7天);麻醉剂量(1%戊巴比妥腹腔注射);肾损伤评分标准;TUNEL染色步骤。
阅读提示:参见2.1、2.17、2.18、2.19节和3.6节