AP39通过NEDD8/CUL4B的S-硫化修饰调控FUNDC1介导的线粒体动力学,从而减轻HHCY诱导的心肌重构

AP39 alleviates HHCY-induced myocardial remodeling by regulating FUNDC1-mediated mitochondrial dynamics via S-sulfhydration of NEDD8/CUL4B.

作者信息Yaling Li, Jianghe Jiang, Yingchun Song, Ting Yang, Xinghua Yuan, Xuan Li, Chenlong Luo, Yan Shi, Shengquan Liu, Chun Chu, Jun Yang
PMID41878332
发布时间2026-03-09
DOI10.3389/fphar.2026.1729145

实验完整度

包含临床回顾性分析、动物模型、细胞实验,并涵盖功能验证(超声心动图、纤维化标志物)、机制验证(Co-IP、泛素化、S-硫化检测)和siRNA干扰。

主要模型

SD大鼠HHCY模型 H9c2心肌细胞

重点核对

HHCY大鼠模型:L-甲硫氨酸10 g/L自由饮水10周 AP39干预:56 μmol/kg每天腹腔注射 PAG干预:40 mg/kg腹腔注射 H9c2细胞HCY处理浓度:1 mM,24小时 AP39干预浓度:100 nM

摘要

高同型半胱氨酸血症(HHCY)是公认的心血管疾病危险因素;然而,HHCY诱导心肌重构的分子机制仍不清楚。本研究旨在探讨线粒体功能障碍和心肌细胞衰老在HHCY相关心肌重构中的作用,并探讨线粒体靶向硫化氢(H2S)供体AP39的潜在保护作用。方法:采用回顾性临床分析、动物模型和细胞实验相结合的综合方法。分析了高血压患者中同型半胱氨酸(HCY)水平与左心室肥厚之间的关联。使用HHCY的体内和体外模型评估心脏功能、心肌纤维化、细胞衰老、线粒体动力学及潜在分子机制,有无AP39干预。结果:临床分析表明,HHCY与左心室肥厚显著相关,且升高的HCY水平增加了心室肥厚的风险。在动物模型中,HHCY导致心脏功能受损,表现为左心室缩短分数降低和左心室收缩末期内径增加,伴有心肌纤维化和心肌细胞衰老。AP39治疗显著改善这些病理变化。机制上,AP39来源的H2S促进NEDD8/CUL4B复合物的S-硫化修饰,从而减少FUNDC1的泛素依赖性降解。FUNDC1上调通过减弱其与DRP1的相互作用恢复线粒体动态稳态,最终抑制心肌细胞衰老。讨论:这些发现揭示了一个以前未被认识的机制,即AP39通过NEDD8/CUL4B依赖性S-硫化修饰调节FUNDC1–DRP1轴来维持线粒体稳态。本研究确定了一个新的治疗靶点,并为HHCY相关心肌重构提供了机制见解。

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
HHCY是否通过扰乱线粒体动力学促进心肌细胞衰老和心肌重构,以及AP39能否通过调节FUNDC1与DRP1的相互作用和NEDD8/CUL4B通路发挥保护作用?
核心机制
AP39释放H2S促进NEDD8/CUL4B复合物S-硫化修饰,抑制其E3泛素连接酶活性,减少FUNDC1泛素化降解,上调FUNDC1,从而减弱其与DRP1的相互作用,恢复线粒体动态平衡,抑制心肌细胞衰老和心肌重构。
主要证据
临床分析显示HCY与左心室肥厚相关;HHCY大鼠心肌重构伴心肌细胞衰老;AP39减轻重构和衰老;Co-IP显示HHCY促进FUNDC1-DRP1结合,AP39减弱;siRNA敲低FUNDC1逆转AP39效应;CUL4B过表达降低FUNDC1,MG132恢复;生物素转换实验证实NEDD8/CUL4B S-硫化修饰。
研究意义
本研究确定NEDD8/CUL4B–FUNDC1信号轴为AP39心脏保护作用的新靶点,为HHCY相关心血管疾病提供治疗策略。

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

临床回顾性分析

评估血清HCY水平与左心室肥厚的关系及预测价值

回顾性纳入4355例高血压住院患者,其中1264例数据完整,按HCY水平分组,比较超声心动图参数,进行Logistic回归和ROC分析。

2

HHCY大鼠模型建立与AP39干预

验证HHCY诱导心肌重构及AP39的保护作用

SD大鼠随机分5组,用L-甲硫氨酸诱导HHCY,AP39腹腔注射,PAG抑制内源性H2S,10周后超声心动图、Masson染色、WB检测纤维化标志物。

3

细胞实验验证AP39对心肌细胞衰老的影响

确定AP39抑制HCY诱导的心肌细胞衰老及其浓度依赖性

H9c2细胞用不同浓度HCY和AP39处理,CCK-8检测活力,WB检测P53/P16,Mito-HS探针检测线粒体H2S,β-半乳糖苷酶染色评估衰老。

4

FUNDC1介导的线粒体自噬和动力学机制研究

探讨AP39是否通过FUNDC1调节线粒体自噬和线粒体动态

RNA-seq分析差异基因,GSEA富集线粒体自噬通路,WB检测FUNDC1、LC3、MFN1/2、DRP1,免疫荧光共定位,电镜观察线粒体形态,siRNA敲低FUNDC1,JC-1检测膜电位。

5

验证FUNDC1与DRP1相互作用及对衰老的影响

确认FUNDC1-DRP1相互作用在HHCY下的变化及AP39的作用

Co-IP检测FUNDC1与DRP1结合,CCCP作为DRP1激动剂处理,检测P53/P16和β-半乳糖苷酶染色。

6

上游NEDD8/CUL4B通路调控FUNDC1表达

阐明AP39是否通过抑制NEDD8/CUL4B通路减少FUNDC1泛素化降解

WB检测NEDD8/CUL4B表达,Co-IP检测FUNDC1与CUL4B相互作用,UB检测FUNDC1泛素化,NEDD8抑制剂和MG132处理,CUL4B过表达和FUNDC1敲低模型,生物素转换实验检测S-硫化。

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。

评估心脏功能
检测线粒体功能
验证蛋白相互作用和修饰
基因敲低
转录组测序

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基----
小牛血清Procell164210
AP39----
DL-炔丙基甘氨酸----
L-甲硫氨酸----
Mito-HS荧光探针----
SPIDER-βGal染色试剂盒Dojindo--
甲醛EMD Millipore--
JC-1染料----
GAPDH抗体Proteintech10494-1-AP
α-SMA抗体Proteintech14395-1-AP
III型胶原抗体Proteintech22734-1-AP
FUNDC1抗体ProteintechAWA51295
LC3B抗体Proteintech14600-1-AP
MFN1抗体Proteintech13798-1-AP
MFN2抗体Proteintech12186-1-AP
DRP1抗体Proteintech12957-1-AP
P53抗体Proteintech10442-1-AP
P16抗体Proteintech10883-1-AP
NEDD8抗体AbwaysAWA11003
CUL4B抗体AbwaysAWA48229
HRP标记的山羊抗小鼠IgGProteintechSA00001-2
HRP标记的山羊抗兔IgGProteintechSA00001-2
Cy3标记的山羊抗小鼠IgGProteintechSA00001-2
FITC标记的山羊抗兔IgGBeyotimeA0562
Lipofectamine 3000转染试剂Life Technologies--
细胞裂解液BeyotimeP0013D
蛋白酶抑制剂混合物Thermo Fisher Scientific#78446
二硫苏糖醇Thermo Fisher Scientific#R0861
Protein A/G磁珠Lingen Bio-techL-1004
5×上样缓冲液Beyotime#P0015A
生物素-HPDP----
抗坏血酸钠----
链霉亲和素琼脂糖珠----

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
临床分析
患者分组标准、HCY水平分层、超声心动图参数
阅读提示:Methods 2.14 and Results 3.1
动物模型
L-甲硫氨酸浓度、AP39剂量、PAG剂量、干预时间和给药方式
阅读提示:Methods 2.11
细胞实验
HCY浓度、AP39浓度、处理时间、PAG预处理浓度和时间
阅读提示:Methods 2.2
siRNA干扰
siRNA序列、转染试剂、转染时间
阅读提示:Methods 2.8
蛋白相互作用和修饰检测
抗体稀释比例、Co-IP步骤、生物素转换实验条件
阅读提示:Methods 2.1, 2.9, 2.10