HMGA1通过表观遗传调控肺上皮细胞染色质可及性驱动闭塞性细支气管炎中的上皮-间质转化

HMGA1 drives EMT in obliterative bronchiolitis through epigenetic regulation of chromatin accessibility in pulmonary epithelial cells.

作者信息Tian Xia, Zhaoyao Hou, Sihua Wang, Jingyao Sun, Hui Yang, Peng Miao, Chang Liu, Wantong Zheng, Li Wei
PMID41254723
发布时间2025-11-18
DOI10.1186/s13148-025-02000-0

实验完整度

包含动物模型(异位气管移植)、细胞实验(BEAS-2B)、ATAC-seq与RNA-seq等多层级验证,并进行了功能与机制研究。

主要模型

小鼠异位气管同种异体移植模型 BEAS-2B肺上皮细胞系

重点核对

小鼠品系组合(BALB/c供体至C57/BL6受体)确保MHC错配 TGF-β1处理浓度10 ng/mL,时间24小时 sh-HMGA1靶序列5'-GAGTCGAGCTCGAAGTCCA-3' ATAC-seq分析分组:sh-NC、sh-NC+TGF-β1、sh-HMGA1+TGF-β1

摘要

背景 移植后闭塞性细支气管炎(OB)是肺移植物功能障碍和衰竭的主要原因,其中上皮-间质转化(EMT)过程在驱动细胞外基质(ECM)沉积和纤维化中发挥关键作用。 方法 建立小鼠异位气管同种异体移植模型以重现移植后OB的临床表现。使用苏木精和伊红(HE)染色评估气管移植物组织病理学改变。通过酶联免疫吸附试验(ELISA)、免疫荧光(IF)、免疫组织化学(IHC)、逆转录定量聚合酶链反应(RT-qPCR)和Western blot实验定量基因表达。通过RNA测序(RNA-Seq)鉴定异位气管移植物中的差异表达基因(DEGs)。使用转座酶可及染色质测序(ATAC-Seq)评估染色质可及性。 结果 组织学分析显示进行性管腔闭塞(7-14天),第7天有明显炎症浸润,第14天有ECM沉积。IL-1β/IL-6水平升高和IL-10降低证实免疫激活。高迁移率族蛋白A1(HMGA1)在同种异体移植物中上调,并在体外介导TGF-β1驱动的EMT。肺上皮细胞中ATAC-seq和RT-qPCR的整合表明,HMGA1在OB发病过程中协调广泛的染色质重塑。HMGA1直接增强EMT促进位点的染色质可及性,包括特异性蛋白1(SP1)、胞质分裂作用因子4(DOCK4)、血清反应因子(SRF)和Anillin(ANLN)。这些调控区域的表观遗传重编程诱导TGF-β1介导的EMT。 结论 HMGA1通过促进EMT相关位点的染色质可及性来促进OB中的EMT,突显其作为移植后干预治疗靶点的潜力。 补充信息 在线版本包含补充材料,可在10.1186/s13148-025-02000-0获取。

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
HMGA1是否通过表观遗传调控染色质可及性驱动TGF-β1介导的EMT,从而促进闭塞性细支气管炎(OB)的进展?
核心机制
HMGA1直接增强EMT相关位点(如SP1、DOCK4、SRF、ANLN)的染色质可及性,从而促进TGF-β1介导的EMT。
主要证据
小鼠异位气管同种异体移植模型显示HMGA1上调;体外BEAS-2B细胞中TGF-β1诱导HMGA1表达,敲低HMGA1逆转EMT标记物变化;ATAC-seq显示HMGA1调控全局染色质可及性,并整合RNA-seq和RT-qPCR验证DOCK4等靶基因。
研究意义
研究首次证明HMGA1通过增强染色质可及性驱动OB中的EMT,为移植后OB提供潜在治疗靶点。

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

建立小鼠异位气管移植模型

模拟移植后OB的病理过程,包括上皮损伤、炎症浸润和ECM沉积。

将BALB/c小鼠气管移植到C57/BL6受体皮下,建立同种异体移植模型;对照组为同系移植。术后7天和14天取移植物进行HE染色和细胞因子检测。

2

组织病理学与炎症评估

评估移植后气管的病理改变及炎症反应。

通过HE染色观察管腔闭塞和炎症浸润;ELISA检测IL-1β、IL-6、IL-10水平。

3

转录组与表观组学分析

鉴定OB进展中的差异表达基因及染色质可及性变化。

对移植后7天和14天的移植物进行RNA-seq;对BEAS-2B细胞(sh-NC、sh-NC+TGF-β1、sh-HMGA1+TGF-β1)进行ATAC-seq。

4

体外验证HMGA1在TGF-β1介导EMT中的作用

验证HMGA1敲低是否影响TGF-β1诱导的EMT。

BEAS-2B细胞用TGF-β1处理,并转染sh-NC或sh-HMGA1;通过Western blot、IF检测EMT标志物(E-cadherin、Vimentin、α-SMA、FN)。

5

整合分析鉴定HMGA1靶基因

识别HMGA1调控的EMT相关基因。

将ATAC-seq中TGF-β1诱导上调且HMGA1敲低下调的差异可及区域对应的基因与文献报道的EMT驱动基因交叉,选出SP1、DOCK4、SRF、ANLN,并用RT-qPCR验证表达。

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
BALB/c小鼠Beijing Vital River Laboratory Animal Technology Co., Ltd.--
C57/BL6小鼠Beijing Vital River Laboratory Animal Technology Co., Ltd.--
BEAS-2B细胞Procell Life Science & Technology--
BEBM培养基LONZA--
Lipofectamine 2000转染试剂Thermo Fisher Scientific--
小鼠IL-1β高灵敏度ELISA试剂盒Multi SciencesEK201BHS
小鼠IL-6 ELISA试剂盒Multi SciencesEK206
小鼠IL-10 ELISA试剂盒Multi SciencesEK210
TGF-β1 ELISA试剂盒Multi SciencesEK981-96
Trizol试剂Invitrogen--
NEBNext Ultra RNA文库制备试剂盒NEB--
Illumina HiSeq 2500测序仪Illumina--
Agilent 2100生物分析仪Agilent Technologies--
TGF-β1抗体Proteintech21898-1-AP
MMP2抗体ServicebioGB11130
DAPI试剂Servicebio--
抗E-钙粘蛋白抗体Proteintech20874-1-AP
抗波形蛋白抗体Proteintech10366-1-AP
抗α-平滑肌肌动蛋白抗体Proteintech14395-1-AP
抗纤连蛋白抗体Proteintech15613-1-AP
蔡司LSM 900共聚焦显微镜Zeiss--
I型胶原抗体ServicebioGB11022-3
III型胶原抗体ServicebioGB111629
HMGA1抗体Proteintech29895-1-AP
VECTASTAIN Elite ABC试剂盒Vector Laboratories--
RIPA裂解液Beyotime--
蛋白酶抑制剂(无EDTA鸡尾酒)Thermo Fisher78430
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher23227
PVDF膜Millipore--
化学发光试剂Thermo Fisher Scientific--
SweScript RT II第一链cDNA合成试剂盒Servicebio--
Fast SYBR Green预混液Thermo Fisher Scientific4385612
Applied Biosystems PCR仪Applied Biosystems--
NEBNext Ultra DNA文库制备试剂盒NEB--
Illumina NovaSeq 6000测序仪Illumina--

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
动物模型建立
小鼠品系组合:BALB/c供体至C57/BL6受体(异体移植)或BALB/c至BALB/c(同系移植);移植部位:皮下;时间点:7天和14天;麻醉剂量:氯胺酮100 mg/kg
阅读提示:参见Materials and methods中的小鼠异位气管同种异体移植模型部分
细胞培养与处理
BEAS-2B细胞培养基:BEBM培养基(含生长因子);TGF-β1浓度10 ng/mL,处理24小时;sh-HMGA1靶序列5'-GAGTCGAGCTCGAAGTCCA-3'
阅读提示:参见Materials and methods中的Cell culture and transfection及Results中图5
RNA-seq分析
总RNA提取试剂:Trizol;建库试剂:NEBNext Ultra RNA Library Prep Kit;测序平台:Illumina HiSeq 2500;测序深度:平均45M reads/样本;比对参数:HISAT2,GRCm39;差异表达阈值:|log2FC|>1,q<0.05
阅读提示:参见Materials and methods中的RNA-seq分析部分
ATAC-seq分析
BEAS-2B细胞分组:sh-NC、sh-NC+TGF-β1、sh-HMGA1+TGF-β1;TGF-β1处理10 ng/mL,24h;建库试剂:NEBNext Ultra DNA Library Prep Kit;测序平台:Illumina NovaSeq 6000;比对参考基因组:GRCh38;差异峰阈值:|log2FC|>0.58, P<0.05
阅读提示:参见Materials and methods中的ATAC-seq部分
蛋白检测
Western blot抗体:HMGA1 (1:10,000)、E-cadherin (1:20,000)、Vimentin (1:5000)、α-SMA (1:5000);内参:ACTB或β-Tubulin
阅读提示:参见Materials and methods中的Western blot assay部分