肝脏G蛋白信号调控因子14通过靶向Giα1/3激活cAMP-AMPK信号通路改善NAFLD

Hepatic regulator of G protein signaling 14 ameliorates NAFLD through activating cAMP-AMPK signaling by targeting Giα1/3.

作者信息Junyong Wang, Yaping Guo, Yunduan He, Yifan Qin, Xiuling Li, Ling Yang, Kangdong Liu, Li Xiao
PMID38237897
期刊Mol Metab
发布时间2024-02
DOI10.1016/j.molmet.2024.101882

实验完整度

包含体外细胞实验(原代肝细胞过表达/敲低)、体内动物模型(肝细胞特异性敲除和过表达小鼠)以及机制验证(Co-IP、GST pull-down、功能位点突变),并验证了功能与机制。

主要模型

原代小鼠肝细胞 人L02肝细胞 肝细胞特异性Rgs14敲除(Rgs14-HKO)小鼠 HFHC饮食诱导的NASH小鼠模型

重点核对

HFHC饮食成分及喂食时间(16周) Rgs14过表达/敲低方式(腺病毒/AAV8)及剂量 PO混合物浓度(0.5 mM PA和1.0 mM OA)及处理时间(12或24 h) Rgs14突变体(Q518A)对GDI活性的影响 Gnai1/3敲低或过表达对cAMP和AMPK通路的影响

摘要

目的:非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)作为全球最常见的慢性肝病,正成为日益严重的公共卫生威胁。然而,目前仍没有有效的药物来改善NAFLD。G蛋白偶联受体(GPCRs)是研究最频繁的药物靶点家族。G蛋白信号调控因子14(RGS14)作为GPCR信号的重要负调控因子,在肝损伤和炎症反应中发挥重要的调控作用。然而,RGS14在NAFLD中的作用仍 largely 不清楚。方法和结果:在本研究中,我们发现在公共数据库中NAFLD个体的肝细胞中RGS14表达降低。我们采用基因工程技术来探索RGS14在NAFLD中的功能。我们证明RGS14过表达在体内和体外改善了肝细胞中的脂质积累、炎症反应和肝纤维化。而肝细胞特异性Rgs14敲除(Rgs14-HKO)加剧了高脂高胆固醇饮食(HFHC)诱导的NASH。进一步的分子实验表明,RGS14依赖GDI活性来减轻HFHC喂养的NASH。更重要的是,RGS14与鸟嘌呤核苷酸结合蛋白(Gi)α1和α3(Giα1/3,基因名为GNAI1/3)相互作用,促进cAMP的产生,进而激活下游的AMPK通路。GNAI1/3敲低消除了RGS14的保护作用,表明RGS14与Giα1/3结合对于预防肝脂肪变性是必需的。结论:RGS14在NAFLD进展中起保护作用。RGS14-Giα1/3相互作用加速了cAMP的产生,进而激活cAMP-AMPK信号通路。靶向RGS14或调节RGS14-Giα1/3相互作用可能是未来治疗NAFLD的潜在策略。

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
RGS14在NAFLD进展中是否发挥作用及其潜在机制是什么?
核心机制
RGS14通过其GoLoco/GPR结构域(尤其是Q518位点)与Giα1/3结合,抑制Giα1/3的活性,进而促进cAMP/AMPK信号通路的激活,从而改善肝脏脂质积累。
主要证据
RGS14过表达减轻脂质积累、炎症和纤维化,而敲除加重上述表型;分子实验显示RGS14与Giα1/3相互作用,激活cAMP/AMPK通路,而Q518A突变或Gnai1/3敲低则消除了这些效应。
研究意义
靶向RGS14或调节RGS14-Giα1/3相互作用可能是治疗NAFLD的潜在策略。

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

RGS14在NAFLD中的表达分析

检测RGS14在NAFLD模型中的表达变化。

通过公共数据库(GSE126848)和免疫组化分析NAFLD患者肝组织,并通过HFHC饮食小鼠模型和PO处理的原代肝细胞检测RGS14的表达。

2

RGS14对肝细胞脂质积累的体外功能验证

验证RGS14过表达或敲低对肝细胞脂质积累和炎症的影响。

通过腺病毒介导的Rgs14过表达或敲低,检测脂质沉积(Nile Red染色)、TG含量以及脂质代谢和炎症相关基因表达。

3

Rgs14-HKO小鼠模型的建立及表型分析

探究肝细胞特异性Rgs14敲除对HFHC诱导NASH的影响。

利用AAV8-TBG-Cre系统构建Rgs14-HKO小鼠,并喂食HFHC饮食16周,分析体重、肝脏脂质、炎症、纤维化和肝损伤指标。

4

RGS14功能域/位点突变对脂质积累的影响

确定RGS14的哪个功能域对改善肝细胞脂质积累是必需的。

构建RGS14突变体(E92A/N93A、R336L、Q518A),在原代肝细胞过表达并检测脂质积累和相关基因表达。

5

RGS14依赖GDI活性改善HFHC诱导的NASH

在体内验证RGS14的GDI活性在改善NASH中的作用。

利用Sleeping Beauty转座子系统在肝脏过表达Rgs14或Rgs14(Q518A)突变体,并喂食HFHC饮食16周,评估肝脏病理和代谢指标。

6

RGS14与Giα1/3的相互作用及对cAMP-AMPK通路的影响

揭示RGS14的分子靶点及下游信号通路。

通过Co-IP、GST pull-down验证RGS14与Giα1/3的直接相互作用,并通过突变体确定结合位点;检测cAMP水平和PKA/AMPK通路蛋白表达。

7

Giα1/3敲低对RGS14功能的影响

验证RGS14的保护作用是否依赖于Giα1/3。

在原代肝细胞中敲低Rgs14和/或Gnai1/3,检测cAMP水平、AMPK通路和脂质积累。

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
AAV8-U6-sgRgs14#1-U6-sgRgs14#2-U6-sgRgs14#3-TBG-Cre----
Sleeping Beauty转座子系统----
赛默飞Indiko™临床化学分析仪Thermo Fisher Scientific--
油红OSigma0625
IV型胶原酶Thermo Fisher Scientific17104-019
棕榈酸Sigma AldrichP0500
油酸AladdinO108485
尼罗红AladdinN121291
和光TG、TC、NEFA检测试剂盒Wako290-63701, 294-65801, 294-63601
cAMP ELISA试剂盒Elabscience--
RNAiso PlusTAKARA9108
HiScript III RT SuperMix(qPCR专用)VazymeR323-01
Taq Pro通用SYBR qPCR预混液VazymeQ712-02
ABI QuantStudio5 Q5ABI--
RIPA裂解液BeyotimeP0013K
蛋白酶抑制剂混合物BeyotimeP1005
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0010
PVDF膜Merck MilliporeIPVH00010
化学发光成像分析仪TanonTanon5200
Protein G Bestarose 4FFBESTBOCHROMAA0142
快速银染试剂盒BeyotimeP0017S
GST Bestarose 4FFBESTBOCHROMAA0071
抗RGS14抗体Proteintech16258-1-AP
抗磷酸化PKA抗体Santacruzsc-377575
抗PKA抗体Santacruzsc-28315
抗GNAI1抗体Santacruzsc-13533
抗GNAI3抗体Santacruzsc-365422
抗磷酸化AMPKα抗体AbclonalAP0432
抗AMPKα抗体AbclonalA1229
抗磷酸化ACC抗体Cell Signaling Technology11818S
抗ACC抗体Proteintech21923-1-AP
抗SREBP1C抗体Santacruzsc-13551
抗HA抗体Medical Biological LaboratoriesM180-3
抗Flag抗体Medical Biological LaboratoriesM185
抗His抗体AbclonalAE003
抗GST抗体AbclonalAE006
抗β-Actin抗体AbclonalAC026
抗CD11b抗体BosterBM3925
HRP标记山羊抗小鼠IgG(H+L)AbclonalSA00001-1
HRP标记山羊抗兔IgG(H+L)AbclonalSA00001-2

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
动物实验
小鼠品系(Rosa26-CAG-LSL-Cas9)、性别(雄性)、年龄(8周龄)、AAV8注射剂量(7.5x10^11 particles/小鼠)、HFHC饮食成分(含2%胆固醇)及喂食时间(16周)
阅读提示:参见Materials and Methods 2.2节
细胞实验
原代肝细胞分离方法(胶原酶灌注)、PO处理浓度(0.5 mM PA和1.0 mM OA)及处理时间(12或24小时)
阅读提示:参见Materials and Methods 2.5节
Rgs14过表达/敲低
腺病毒滴度(未明确说明)及感染复数(MOI)未明确说明,但需确保有效转导;敲低效率需验证
阅读提示:参见Materials and Methods 2.8节及结果部分
cAMP检测
细胞数量(5×10^6),组织匀浆条件(10倍体积PBS),ELISA试剂盒(Elabscience)
阅读提示:参见Materials and Methods 2.9节
Western blot
抗体稀释比例未明确说明,但需依据制造商建议;上样量(未明确说明),内参(β-Actin)
阅读提示:参见Materials and Methods 2.11节及Table 3
qPCR
内参基因(β-Actin),引物序列见Table 2,但未提供具体循环条件
阅读提示:参见Materials and Methods 2.10节及Table 2