SDF2L1调节oxLDL诱导的心肌梗死和肺癌中的内质网应激、蛋白质聚集和O-甘露糖化

SDF2L1 modulates oxLDL-induced endoplasmic reticulum stress, protein aggregation, and O-mannosylation in myocardial infarction and lung cancer.

作者信息Huaping Tian, Tujing Zhao, Xiaoyi Huang, Hongjing Li, Lin Ye, Zheng Li, Runze Li, Ruilin Liao, Haojue Xu, Liang Zou, Yi Shi, Lulin Huang
PMID41781544
发布时间2026-03-04
DOI10.1007/s00018-026-06124-1

实验完整度

包含空间转录组分析、细胞系(EA.hy926和A549)敲低/过表达实验、Sdf2l1敲除小鼠体内模型,以及Western blot、qPCR、PROTEOSTAT、ELISA和LC–MS/MS糖蛋白组学等多项验证。

主要模型

EA.hy926人脐静脉内皮细胞 A549人肺上皮细胞 Sdf2l1基因敲除C57BL/6J小鼠 人类心肌梗死和肺癌空间转录组数据

重点核对

oxLDL处理浓度10 μg/mL,处理时间48小时 SDF2L1敲低和过表达效率经Western blot和qPCR验证 Sdf2l1基因敲除小鼠经PCR基因分型和Western blot验证 oxLDL体内注射剂量1.4 mg/kg,静脉注射,7天

摘要

氧化低密度脂蛋白(oxLDL)由LDL氧化修饰形成,通过内质网应激、炎症和蛋白质聚集驱动心血管疾病和癌症的发病机制。基质衍生因子2样1(SDF2L1)是一种内质网驻留伴侣蛋白,可能调节这些过程,但其在oxLDL相关病理中的作用仍不清楚。我们分析了人类心肌梗死(MI)和肺癌组织的空间转录组数据集。在体外,我们在EA.hy926内皮细胞和A549肺上皮细胞中建立了稳定的SDF2L1敲低(KD)或过表达(OE)模型,并用oxLDL(10 μg/mL,48小时)处理。在体内,我们通过CRISPR-Cas9产生了全球Sdf2l1敲除(Sdf2l1−/−)小鼠,并给予oxLDL(1.4 mg/kg静脉注射,7天)。评估包括蛋白质印迹检测内质网应激标志物、qPCR检测炎症基因、PROTEOSTAT检测蛋白质聚集体、ELISA检测O-甘露糖转移酶水平,以及LC–MS/MS糖蛋白组学检测O-甘露糖化谱。空间转录组学显示,MI缺血区和肺癌组织中SDF2L1升高,与ATF6(内质网应激)和OLR1(oxLDL受体)相关。在细胞中,SDF2L1 KD和OE均矛盾地加剧了oxLDL诱导的内质网应激(p-PERK、p-IRE1α、spliced XBP1、cleaved ATF6升高)、炎症(NF-κB、IL-6、NLRP3上调)和蛋白质聚集。Sdf2l1−/−小鼠表现出加剧的oxLDL诱导的内质网应激、炎症细胞因子(Il-1β、Il-6、Tnf)、组织病理学改变(黏液变性、浸润)和早期疾病生物标志物(例如,MI的Slc7a7,肺癌的Kras)。机制上,SDF2L1水平正向调节O-甘露糖转移酶含量;Sdf2l1缺乏减少这些酶并改变蛋白质O-甘露糖化,在体内增加TLR4和MCM8修饰/蛋白水平,而OE在体外降低它们。SDF2L1在oxLDL反应中发挥复杂的调节作用,将内质网应激、蛋白质聚集和O-甘露糖化与MI和肺癌联系起来。最佳的SDF2L1水平维持稳态;偏离促进病理,将SDF2L1定位为oxLDL驱动疾病的潜在生物标志物和治疗靶点。

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
SDF2L1在oxLDL相关病理(如心肌梗死和肺癌)中的作用及其机制是什么?
核心机制
SDF2L1通过调节O-甘露糖转移酶水平影响蛋白质O-甘露糖化,进而调节TLR4和MCM8的蛋白水平,影响内质网应激、炎症和蛋白质聚集。
主要证据
空间转录组显示MI和肺癌中SDF2L1、ATF6、OLR1升高;体外细胞实验显示SDF2L1 KD和OE均加剧oxLDL诱导的内质网应激、炎症和蛋白质聚集;体内Sdf2l1敲除小鼠加剧oxLDL诱导的ER应激、炎症和组织病理,并增加TLR4和MCM8的O-甘露糖化及蛋白水平。
研究意义
SDF2L1可能作为oxLDL相关疾病的潜在生物标志物,并提示恢复SDF2L1功能或靶向O-甘露糖化或TLR4信号通路可能提供新的治疗途径。

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

分析临床样本中SDF2L1及相关标志物的表达

探究SDF2L1在人类心肌梗死和肺癌组织中的表达及其与ER应激和oxLDL受体的相关性。

利用公开的人类心肌梗死和肺癌空间转录组数据集,分析SDF2L1、ATF6、OLR1、TLR4和MCM8的表达。

2

在细胞模型中验证SDF2L1的定位和oxLDL诱导

确认SDF2L1在内质网定位,并探究oxLDL对SDF2L1表达及细胞结构的影响。

在EA.hy926和A549细胞中进行免疫荧光染色观察SDF2L1与Calnexin共定位,并用oxLDL处理,检测SDF2L1表达和细胞结构变化。

3

在细胞模型中评估SDF2L1敲低和过表达对oxLDL诱导的ER应激和炎症的影响

探究改变SDF2L1水平是否影响oxLDL诱导的内质网应激和炎症反应。

构建稳定敲低(KD)和过表达(OE)SDF2L1的EA.hy926和A549细胞系,用oxLDL处理后,通过Western blot检测ER应激标志物,qPCR检测炎症和凋亡基因。

4

在细胞模型中检测蛋白质聚集

探究SDF2L1水平异常是否影响oxLDL诱导的蛋白质聚集。

使用PROTEOSTAT染料检测EA.hy926和A549细胞(对照、KD、OE)在有无oxLDL处理下的蛋白质聚集体形成。

5

在细胞模型和体内模型中检测O-甘露糖转移酶水平及下游蛋白

探究SDF2L1是否调节O-甘露糖转移酶含量以及下游TLR4和MCM8的蛋白水平。

通过ELISA检测细胞和组织的总O-甘露糖转移酶(PMT)水平,通过Western blot检测TLR4和MCM8蛋白表达。

6

在体内模型中验证oxLDL诱导的SDF2L1和内质网应激

验证oxLDL在体内能否诱导SDF2L1表达和ER应激。

给野生型C57BL/6J小鼠注射oxLDL,通过Western blot检测心脏和肺组织中的SDF2L1和ER应激标志物,qPCR检测炎症和凋亡基因。

7

评估Sdf2l1敲除对oxLDL诱导的ER应激、炎症和组织病理的影响

探究Sdf2l1缺失是否加剧oxLDL诱导的体内病理反应。

对野生型和Sdf2l1敲除小鼠进行oxLDL处理,检测ER应激标志物、炎症和凋亡基因表达、组织病理(H&E染色)以及早期疾病生物标志物。

8

在体内模型中分析O-甘露糖化蛋白质组

探究Sdf2l1缺失对蛋白质O-甘露糖化谱的影响,特别是TLR4和MCM8。

对oxLDL处理的WT和Sdf2l1敲除小鼠心脏组织进行LC–MS/MS糖蛋白组学分析,并验证TLR4和MCM8的蛋白水平。

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Gibco--
胎牛血清Excell Bio--
青霉素/链霉素Invitrogen--
人氧化低密度脂蛋白Yiyuan Biotechnologies--
PLKO.1载体Addgene8453
HSDF2L1过表达载体Pratze BiotechnologyFO143127
pSPAX2包装质粒Addgene--
pMD2.G包装质粒Addgene--
HighGene转染试剂AbclonalRM09014
聚凝胺Sigma-Aldrich--
嘌呤霉素Sigma-Aldrich--
RIPA裂解液Servicebio--
蛋白酶/磷酸酶抑制剂混合物Beyotime--
Quick Start™ Bradford蛋白质检测试剂盒Bio-Rad--
PVDF膜Merck Millipore--
ECL化学发光试剂盒Oriscience--
GE Amersham Imager 600成像系统Cytiva--
ImageJNIH--
PROTEOSTAT®蛋白聚集体检测试剂盒Enzo Life Sciences--
Alexa Fluor™ 594Invitrogen--
Alexa Fluor™ 647Invitrogen--
DAPIBeyotime--
抗淬灭封片剂Beyotime--
Zeiss LSM900共聚焦显微镜Carl Zeiss--
TRIzol试剂Oriscience--
NanoDrop分光光度计Thermo Fisher Scientific--
HiScript III第一链cDNA合成试剂盒Vazyme--
PerfectStart™ Green qPCR预混液TransGen Biotech--
Applied Biosystems 7500 Fast实时荧光定量PCR系统Thermo Fisher Scientific--
O-甘露糖转移酶ELISA试剂盒--PM10684
CCK-8试剂盒Vazyme--
酶标仪BioTek Instruments--
Orbitrap Fusion Lumos Tribrid质谱仪Thermo Scientific--
FAIMS Pro接口Thermo Scientific--
Proteome Discoverer软件Thermo Fisher Scientific--
光学显微镜Olympus或Zeiss--

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
细胞培养与处理
细胞系(EA.hy926和A549)的来源和培养条件;oxLDL浓度10 μg/mL,处理48小时;血清和抗生素浓度。
阅读提示:Methods - Cell culture
慢病毒转染与稳转细胞构建
shRNA靶序列;慢病毒包装质粒和转染试剂;polybrene和puromycin浓度;敲低和过表达效率验证。
阅读提示:Methods - Lentivirus preparation and infection
体内动物模型
小鼠品系(C57BL/6J)和年龄;CRISPR-Cas9敲除策略和基因分型验证;oxLDL剂量1.4 mg/kg、尾静脉注射、7天时间点。
阅读提示:Methods - Generation of Sdf2l1 knockout mice; Animal experiments
ER应激和炎症检测
Western blot抗体(如PERK、IRE1α、ATF6、XBP1)和qPCR引物序列;内参基因(β-actin或GAPDH);统计方法(t检验或ANOVA)。
阅读提示:Methods - Western blot analysis; RNA extraction and qPCR; Statistical analysis
蛋白质聚集检测
PROTEOSTAT试剂盒使用步骤;固定、透化和封闭条件;共聚焦显微镜设置。
阅读提示:Methods - Immunofluorescence (IF)
O-甘露糖化分析
ELISA试剂盒(PM10684)和LC-MS/MS样品制备;富集方法(麦芽糖修饰硅珠);质谱参数(FAIMS Pro);数据分析软件(Proteome Discoverer)和数据库。
阅读提示:Methods - Detection of O-mannosyltransferase levels; Enrichment and analysis of O-mannose-modified peptides