Bim的泛素非依赖性降解阻断脓毒症相关组织损伤中的巨噬细胞焦亡

Ubiquitin-independent degradation of Bim blocks macrophage pyroptosis in sepsis-related tissue injury.

作者信息Peilin Shi, Yingying Du, Yunyan Zhang, Bo Yang, Qiujing Guan, Yiming Jing, Hao Tang, Jianguo Tang, Chunhui Yang, Xiaoli Ge, Shihui Shen, Lei Li, Chunrong Wu
PMID39349939
发布时间2024-09-30
DOI10.1038/s41419-024-07072-z

实验完整度

包含细胞实验(HeLa、BMDMs等)、动物模型(CLP、PA感染、REGγ敲除鼠)、临床样本(脓毒症患者PBMCs)等多个独立证据层级,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

HeLa细胞 小鼠骨髓来源巨噬细胞(BMDMs) CLP诱导的脓毒症小鼠模型 脓毒症患者外周血单个核细胞(PBMCs)

重点核对

REGγ敲低或敲除对焦亡的影响(HeLa shREGγ、REGγ-/- BMDMs) Bim敲除对REGγ缺失诱导焦亡的缓解作用 REGγ与Bim的相互作用及降解机制 CLP或PA感染模型中REGγ的表达变化 脓毒症患者样本中REGγ的表达变化

摘要

焦亡是一种典型的炎症性细胞死亡模式,越来越多的证据表明其在脓毒症等炎症性疾病中具有治疗价值。然而,脓毒症的机制和治疗靶点仍不清楚。在此,我们报道REGγ抑制通过调节巨噬细胞中gasdermin家族成员促进焦亡。机制上,REGγ直接降解Bim(Bcl-2家族成员,可抑制GSDMD/E的切割),最终阻止焦亡的发生。此外,盲肠结扎穿刺(CLP)诱导的脓毒症模型小鼠在RNA和蛋白质水平均显示REGγ下调。在REGγ敲除小鼠中,gasdermin介导的焦亡增强,且这些小鼠表现出更严重的脓毒症相关组织损伤。更重要的是,我们发现REGγ在临床脓毒症样本(如铜绿假单胞菌(PA)感染患者)中表达下调。最后,PA感染小鼠的肺组织中REGγ水平降低。总之,我们的研究揭示REGγ-Bim-GSDMD/E通路是脓毒症相关组织损伤中焦亡的新型调控机制。

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
REGγ如何通过调节焦亡影响脓毒症相关组织损伤?
核心机制
REGγ通过泛素非依赖性途径降解Bim,抑制GSDMD/E的切割,从而抑制巨噬细胞焦亡;REGγ缺失导致Bim积累,增强焦亡,加重脓毒症。
主要证据
细胞实验显示REGγ缺失增强GSDME/GSDMD介导的焦亡,Bim敲除缓解该效应;体内实验显示REGγ敲除小鼠CLP后组织损伤更严重,临床样本中REGγ下调。
研究意义
揭示了REGγ-Bim-GSDMD/E轴在脓毒症相关组织损伤中的调控作用,为脓毒症治疗提供潜在新靶点。

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

验证REGγ缺失促进焦亡

探究REGγ对焦亡的影响

在HeLa细胞中敲低REGγ,用顺铂诱导焦亡,检测细胞死亡形态、LDH释放和GSDME切割;在原代BMDMs中用LPS+ATP诱导焦亡,检测LDH释放、Annexin V/PI染色和GSDMD切割。

2

验证Bim在REGγ调控焦亡中的作用

探究Bim是否是REGγ调控焦亡的关键下游分子

在HeLa细胞中敲除Bim,结合REGγ敲低,检测顺铂诱导的焦亡变化;在Bim条件敲除小鼠的BMDMs中检测LPS+ATP诱导的GSDMD切割。

3

验证REGγ直接降解Bim的机制

验证Bim是否为REGγ的底物

通过免疫共沉淀验证REGγ与Bim结合,CHX实验检测Bim稳定性,体外降解实验确认REGγ-20S蛋白酶体直接降解Bim。

4

建立CLP诱导的脓毒症小鼠模型并检测REGγ表达

观察脓毒症中REGγ的表达变化

对小鼠进行CLP手术,检测组织水肿、H&E染色、血清ALT/CK/BUN水平,并通过Western blot、qPCR和免疫荧光检测REGγ表达。

5

验证REGγ敲除对脓毒症的影响

探究REGγ在脓毒症中的作用

对REGγ-/-和WT小鼠进行CLP,比较存活率、体重、炎症因子水平、器官损伤和巨噬细胞焦亡。

6

分析临床脓毒症样本中REGγ表达

验证REGγ在人类脓毒症中的表达变化

利用GEO数据库RNA-seq数据分析脓毒症患者血液中REGγ表达,并收集临床样本提取PBMCs检测REGγ蛋白水平;用PA感染小鼠模型验证。

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----
胎牛血清Sunrise--
青霉素/链霉素Invitrogen--
MEM培养基Invitrogen--
巨噬细胞集落刺激因子PeproTech--
顺铂Sigma-AldrichP4393
脂多糖Sigma-AldrichL2630
三磷酸腺苷Sigma-AldrichA2383
Hoechst 33342/PI双染试剂盒----
Annexin V-APC/PI凋亡试剂盒ElabscienceE-CK-A217
乳酸脱氢酶释放检测试剂盒Beyotime--
APC/Cy7 zombie NR染料Biolegend--
PerCP/Cy5.5抗小鼠CD45抗体Biolegend--
FITC抗小鼠CD3抗体Biolegend--
LSRFortessa流式细胞仪BD Bioscience--
抗DFNA5/GSDME-N端抗体Abcamab215191
抗GSDMD抗体Abcamab209845
抗REGγ抗体Abcamab157157
抗Mcl-1抗体Abcamab32087
抗Bcl-2抗体Abcamab182858
抗HA标签抗体Proteintech51064-2-AP
抗caspase-1抗体AbmartT510200
抗Bim抗体Cell Signaling Technology2933
抗Bad抗体Cell Signaling Technology9239
抗Puma抗体Cell Signaling Technology98672
抗Bid抗体Cell Signaling Technology2003
抗Bak抗体Cell Signaling Technology12105
抗Bax抗体Cell Signaling Technology2772
抗Bcl-xL抗体Cell Signaling Technology2764
抗PARP抗体Cell Signaling Technology9542
抗caspase-3抗体Cell Signaling Technology9662
抗β-肌动蛋白抗体MBLM177-3
抗Flag标签抗体MBLM185-3L
Lipofectamine 3000转染试剂InvitrogenL3000075
RNAiso Plus总RNA提取试剂Takara9109
Superscript II逆转录酶VazymeR222-01
SYBR Green qPCR预混液VazymeQ711-03
Bimflox/floxLysM+/+小鼠GemPharmatech Co., Ltd--

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
细胞系和培养条件
细胞系来源(ATCC)、培养基成分(DMEM/MEM+10%FBS+1%青霉素/链霉素)、培养条件(37°C, 5% CO2)
阅读提示:Materials and methods, Cell lines section
焦亡诱导和检测
HeLa细胞用40 μM顺铂处理时间(6h, 8h, 12h, 14h);BMDMs用1 μg/mL LPS预刺激,然后5 mM ATP处理6-12小时;LDH释放检测、Hoechst/PI染色、流式细胞术
阅读提示:Materials and methods, Assays of cell death and flow cytometry; Figure legends 1 and 2
Bim敲除
CRISPR-Cas9靶向Bim的guide RNA序列;lentiCRISPR-V2-Hygromycin载体;转染293T细胞后感染HeLa shN/shREGγ细胞;潮霉素筛选浓度和时间
阅读提示:Materials and methods, CRISPR–Cas9 deletion of Bim
蛋白质相互作用和降解实验
Co-IP:293T细胞转染Flag-REGγ和HA-Bim(各4μg和2μg),裂解缓冲液(0.2% NP-40)和抗Flag beads;CHX处理HeLa shN/shREGγ细胞浓度为100 μg/mL;体外降解:TNT Quick系统翻译Bim,与纯化的REGγ和20S蛋白酶体在37°C孵育4小时
阅读提示:Materials and methods, Western blot, co-immunoprecipitation and in vitro degradation assay; Figure 3 legend
动物模型
CLP模型:6-10周龄C57BL/6雄性小鼠,经中位结扎并20G针穿刺;PA感染模型:腹腔注射2×10^5和1×10^6 CFU/mL PA;顺铂模型:腹腔注射10 mg/kg
阅读提示:Materials and methods, Animal studies; Figure legends 4, 5, 6
临床样本
脓毒症诊断标准:SEPSIS-3;健康对照组;PBMCs提取;GEO数据集编号(GSE69063, GSE100159, GSE32707)
阅读提示:Materials and methods, Human samples; Figure 5 legend