TXNIP与GLUT9之间的分子相互作用构成高尿酸应激下体外尿酸转运失调的基础

Molecular interplay between TXNIP and GLUT9 underlies uric acid transport dysregulation in vitro under hyperuricemic stress.

作者信息Yuqiu Zhu, Bei Zhang, Yi He, Manxi Du, Wujin Chen, Xiaoyu Chen, Qingqing Yang, Mayina Kahaer, Yuping Sun
PMID41068947
发布时间2025-10-09
DOI10.1186/s40001-025-03209-8

实验完整度

建立了HK-2细胞高尿酸模型,利用过表达和敲低TXNIP,结合代谢组学、转录组学、Co-IP及免疫荧光验证,但缺乏体内实验验证。

主要模型

人肾小管上皮细胞(HK-2细胞) HEK293细胞(用于Co-IP)

重点核对

UA干预浓度:3.75 mmol/L,处理24小时 TXNIP过表达和敲低的稳定细胞系构建 GLUT9表达变化及UA净摄取测定 TXNIP与GLUT9的相互作用(Co-IP)

摘要

背景:本研究旨在探讨硫氧还蛋白相互作用蛋白(TXNIP)在高尿酸血症中的作用,特别是研究其对尿酸(UA)代谢及相关过程的影响。方法:使用人肾小管上皮细胞(HK-2)建立高尿酸血症细胞模型。利用DCFH-DA探针定量细胞内的活性氧(ROS)水平。建立TXNIP过表达和敲低的细胞系。利用整合代谢组学和转录组学分析研究TXNIP过表达对HK-2细胞UA代谢的影响。采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)和Western blot评估TXNIP及UA转运蛋白GLUT9、ABCG2、URAT1和OAT3的表达水平。通过免疫共沉淀研究TXNIP与GLUT9之间的关联。此外,利用免疫荧光标记检测TXNIP和GLUT9的亚细胞定位。结果:高UA环境刺激ROS生成并显著升高TXNIP表达。代谢组学和转录组学研究提示TXNIP可能改变HK-2细胞中的UA代谢通路,从而影响UA稳态。相反,TXNIP过表达通过升高GLUT9表达增强HK-2细胞中UA的净摄取,而TXNIP敲低则产生相反效果。免疫荧光标记显示TXNIP和GLUT9在HK-2细胞中共定位。CO-IP研究表明TXNIP与GLUT9相互作用。结论:TXNIP可能通过ROS诱导的上调,并随后通过与UA转运蛋白GLUT9的相互作用增强其表达,影响高尿酸血症中的UA重吸收,从而影响高尿酸血症的进展。

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
TXNIP在高尿酸血症中对尿酸代谢的影响及其分子机制是什么?
核心机制
高尿酸环境通过ROS诱导TXNIP表达上调,TXNIP通过与GLUT9相互作用并上调GLUT9表达,增强尿酸重吸收,从而影响高尿酸血症进展。
主要证据
在HK-2细胞中,高尿酸诱导ROS产生和TXNIP上调;TXNIP过表达升高GLUT9表达并增加UA净摄取,敲低则相反;Co-IP和免疫荧光证实TXNIP与GLUT9相互作用和共定位。
研究意义
本研究发现的ROS-TXNIP-GLUT9轴为高尿酸血症和痛风性肾病的治疗提供了新的靶点,有助于恢复尿酸稳态并减轻相关代谢疾病。

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

高尿酸细胞模型的建立与验证

模拟高尿酸环境并验证其对细胞活力、ROS水平及TXNIP表达的影响

使用不同浓度UA处理HK-2细胞,CCK-8检测细胞活力;DCFH-DA探针检测ROS;RT-qPCR和Western blot检测TXNIP及尿酸转运蛋白表达

2

TXNIP过表达对UA代谢的影响

探究TXNIP过表达对HK-2细胞UA代谢途径的影响

构建TXNIP稳定过表达细胞系,进行非靶向代谢组学分析,比较Vector和TXNIP OE组差异代谢物,并进行KEGG富集分析

3

TXNIP过表达对UA转运的影响

通过转录组学分析验证TXNIP过表达对UA转运相关基因表达的影响

对Vector和TXNIP OE组进行转录组测序,筛选差异表达基因,并分析嘌呤代谢及UA转运相关基因表达

4

TXNIP对GLUT9表达的调控验证

验证TXNIP对UA重吸收蛋白GLUT9表达的调控作用

在TXNIP过表达和敲低的HK-2细胞中,通过RT-qPCR和Western blot检测TXNIP及UA转运蛋白表达;检测UA净摄取

5

TXNIP与GLUT9的相互作用验证

验证TXNIP与GLUT9的物理相互作用及亚细胞定位

通过蛋白分子对接预测相互作用,Co-IP实验验证,免疫荧光检测共定位

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
HEK293细胞ServicebioSTCC10305P-1
HK-2细胞ProcellCL-0109
HEK293细胞完全培养基ServicebioGZ10305
HK-2细胞完全培养基ProcellCM-0109
尿酸MacklinU820317
CCK-8试剂CytosciCPD001S-BR5
ROS检测试剂盒(DCFH-DA)BeyotimeS0034S
TransZol UP Plus RNA试剂盒TransGen BiotechER501
ABScript II RT预混液(qPCR)ABclonalRK20402
2×通用SYBR Green快速qPCR预混液ABclonalRK21203
全蛋白提取试剂盒SolarbioBC3710
5×上样缓冲液SolarbioP1040
PVDF膜MilliporeIPVH00010
TXNIP抗体Proteintech18243-1-AP
GLUT9抗体Proteintech26486-1-AP
URAT1抗体Proteintech14937-1-AP
ABCG2抗体Abcamab130244
OAT3抗体Proteintech16844-1-AP
GAPDH抗体Proteintech60004-1-IG
HRP标记的山羊抗兔IgGProteintechSA00001-2
ECL化学发光底物BiosharpBL520A
慢病毒(LV5载体)Shanghai Jimma Pharmaceutical Technology--
聚凝胺----
嘌呤霉素----
无内毒素质粒中提试剂盒TIANGENDP108
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo Fisher ScientificL3000015
MS-DIAL软件----
NanoDrop分光光度计Thermo Scientific--
NovaSeq Xplus平台Illumina--
Amplex Red尿酸及尿酸酶检测试剂盒BeyotimeS0231S
免疫沉淀细胞裂解液BeyotimeP0013
兔IgGProteintech30000-0-AP
HA标签抗体Proteintech51064-2-AP
Flag标签抗体Proteintech20543-1-AP
Protein A/G磁珠BeyotimeP2080S
Triton X-100ServicebioGC204003
TXNIP抗体Abcamab210826
GLUT9抗体Proteintech26486-1-AP
Alexa Fluor 488标记山羊抗兔IgGServicebioGB25303
Alexa Fluor 594标记山羊抗小鼠IgGServicebioGB28303
DAPIServicebioG1012
GraphPad Prism 9----

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
高尿酸模型建立
UA浓度(3.75 mmol/L)和处理时间(24小时)
阅读提示:Methods:Configuration and intervention of UA solutions
TXNIP过表达细胞系
慢病毒载体LV5,感染条件,嘌呤霉素筛选浓度和时间
阅读提示:Methods:Construction of lentiviral overexpression vectors and cell transfection
TXNIP敲低细胞系
shRNA靶序列,转染试剂Lipofectamine 3000
阅读提示:Methods:Construction of short hairpin RNA (shRNA) interference vectors and cell transfection
UA摄取检测
UA浓度(100 μmol/L),时间点(0, 15, 30, 60分钟)
阅读提示:Methods:Intracellular uric acid assay
TXNIP与GLUT9相互作用验证
Co-IP抗体(HA、Flag),免疫荧光共定位
阅读提示:Methods:Co-immunoprecipitation detection, Immunofluorescence detection