靶向PRMT1介导的TAF15甲基化通过GPX4/NRF2通路抑制铁死亡以保护心肌梗死

Targeting PRMT1-mediated methylation of TAF15 to protect against myocardial infarction by inhibiting ferroptosis via the GPX4/NRF2 pathway.

作者信息Guanshen Huang, Liwei He, Bishan Liang, Mingjian Gao, Jianming Huang, Hao Xia, Xinyu Li, Hai Li, Yunjun Ruan
PMID40696470
发布时间2025-07-22
DOI10.1186/s13148-025-01935-8

实验完整度

研究包含临床样本、体外细胞模型和体内小鼠模型等多个独立证据层级,并通过功能获得/丧失实验、机制验证和体内验证,明确验证了TAF15的保护作用及PRMT1的调控机制。

主要模型

HL-1心肌细胞(缺血/再灌注模型) C57BL/6小鼠心肌梗死模型(左前降支结扎) AMI患者血液样本

重点核对

TAF15在AMI患者血清、I/R处理的HL-1细胞和MI小鼠心肌组织中的表达水平(qRT-PCR和Western blot) TAF15过表达对心肌功能(LVEF、EF、FS)、心肌损伤标志物(CK-MB)、梗死面积(TTC染色)和组织病理学(H&E染色)的影响 TAF15过表达对铁死亡标志物(Fe2⁺、MDA、GSH、GPX4、ROS)的影响 PRMT1对TAF15启动子甲基化状态的影响(BSP和MSP) PRMT1敲低或过表达对TAF15表达及铁死亡的作用 小鼠分组:Sham组(n=6)和MI组(n=36),MI组进一步分为六个亚组(n=6/组)

摘要

背景 急性心肌梗死(AMI)仍然是全球发病率和死亡率的主要原因。铁死亡是一种铁依赖性的调节性细胞死亡形式,在AMI进展中发挥关键作用。然而,调节AMI中铁死亡的分子机制仍不清楚。本研究旨在探讨TAF15在AMI中的作用及潜在调控机制。 方法 对基因表达数据集进行生物信息学分析,以鉴定AMI样本中的差异表达基因。使用qRT-PCR和Western blot分析评估临床AMI患者血液样本、缺血/再灌注(I/R)处理的HL-1心肌细胞以及AMI小鼠模型心肌组织中TAF15的表达。进行功能获得和功能丧失实验,通过心电图、组织病理学、CCK-8、EdU、TUNEL、ELISA、流式细胞术、qRT-PCR和Western blot分析评估TAF15和PRMT1对心肌损伤、氧化应激和铁死亡标志物(Fe2⁺、MDA、GSH、GPX4、ROS)的影响。机制研究包括荧光素酶报告基因实验、染色质免疫沉淀(ChIP-qPCR)和亚硫酸氢盐测序,以检查PRMT1介导的TAF15甲基化及其调控作用。 结果 TAF15在AMI中显著下调,在患者样本和实验模型中均观察到。功能上,TAF15过表达通过抑制铁死亡显著改善心肌功能。值得注意的是,TAF15过表达恢复了GPX4和NRF2的表达,减少了Fe2⁺积累和脂质过氧化(MDA水平),并增加了HL-1心肌细胞和AMI小鼠模型中的GSH水平。机制研究表明,TAF15与NRF2相互作用,增强TAF15转录,随后激活GPX4/NRF2轴,从而防止铁死亡诱导的心肌细胞死亡。此外,PRMT1通过超甲基化负调控TAF15。PRMT1敲低显著上调TAF15表达,导致铁死亡减少和心脏功能改善。 结论 本研究确立TAF15为AMI中铁死亡的新型调节因子,激活GPX4/NRF2通路以减轻氧化应激和心肌损伤。此外,PRMT1介导的TAF15超甲基化促进铁死亡,从而加重心肌损伤。这些发现表明,靶向PRMT1/TAF15/GPX4-NRF2轴通过抑制铁死亡细胞死亡和改善心脏功能,代表了一种有前景的AMI治疗策略。

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
TAF15在急性心肌梗死中是否通过调控铁死亡参与心肌损伤,以及其上游调控机制是什么?
核心机制
PRMT1通过招募DNA甲基转移酶(DNMT1、DNMT3A、DNMT3B)促进TAF15启动子高甲基化,抑制TAF15转录,导致TAF15表达下调,进而使NRF2/GPX4通路失活,促进心肌细胞铁死亡,加重心肌梗死损伤;TAF15过表达则激活GPX4/NRF2轴,抑制铁死亡,保护心肌。
主要证据
在HL-1细胞和MI小鼠模型中,TAF15过表达恢复了GPX4和NRF2表达,降低了Fe2⁺和MDA水平,增加GSH水平,并改善了心脏功能;PRMT1敲低上调TAF15,减少铁死亡并改善心脏功能;ChIP和荧光素酶报告实验证实PRMT1与TAF15启动子结合并促进其甲基化。
研究意义
本研究揭示了PRMT1/TAF15/GPX4-NRF2轴在心肌梗死中的关键作用,为靶向铁死亡治疗缺血性心脏病提供了潜在的治疗靶点。

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

生物信息学分析

筛选AMI中差异表达基因,重点关注TAF15

利用GEO数据集GSE48060和GSE66360,通过GEO2R分析,筛选差异表达基因,并通过qRT-PCR验证候选基因在AMI患者血清中的表达。

2

临床样本验证

验证TAF15在AMI患者中的表达变化

收集AMI患者和健康对照的血液样本,分离血清,进行qRT-PCR和Western blot检测TAF15表达。

3

体外细胞实验

评估TAF15对心肌细胞铁死亡的调控作用

在HL-1心肌细胞中建立I/R模型,通过转染pcDNA3.1-TAF15或sh-PRMT1等载体,检测细胞活力、增殖、凋亡、铁死亡标志物及相关蛋白表达。

4

体内动物实验

验证TAF15过表达对心肌梗死小鼠的保护作用

通过LAD结扎构建MI小鼠模型,心肌内注射TAF15过表达慢病毒,评估心脏功能、梗死面积、组织病理和铁死亡标志物。

5

机制研究

阐明PRMT1介导的TAF15高甲基化及其对铁死亡的调控机制

通过荧光素酶报告基因、ChIP-qPCR、BSP和MSP实验,验证PRMT1与TAF15启动子的相互作用及其对甲基化的影响。

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
异氟烷----
最低必需培养基Gibco; Thermo Fisher Scientific--
胎牛血清----
青霉素-链霉素Gibco; Thermo Fisher Scientific--
Lipofectamine 3000转染试剂InvitrogenL3000075
丙二醛检测试剂盒Abcamab118970
谷胱甘肽检测试剂盒Abcamab239727
GPX4检测试剂盒ElabscienceE-BC-K883-M
亚铁离子检测试剂盒Abcamab83366
肌酸激酶同工酶检测试剂盒Abcamab285231
BODIPY™ 581/591 C11荧光探针Thermo Fisher ScientificD3861
BD FACSVerse流式细胞仪BD Biosciences--
TRIzol®试剂Thermo Fisher Scientific--
PrimeScript反转录试剂盒Takara--
SYBR Green荧光染料----
抗TAF15抗体Abcamab134916
抗GPX4抗体Abcamab262509
抗NRF2抗体Abcamab62352
抗PRMT1抗体Abcamab190892
抗ACSL4抗体Abcamab137525
抗SLC7A11抗体Abcamab307601
抗4-HNE抗体Abcamab46545
抗GAPDH抗体Abcamab32539
HRP标记的二抗Abcamab6702;
细胞计数试剂盒-8Sigma-Aldrich--
Click-iT™ EdU Alexa Fluor 488成像试剂盒----
TUNEL检测试剂盒Roche--
Annexin V-FITC/PI凋亡检测试剂盒Yeasen--
EZ-Magna ChIP检测试剂盒EMD Millipore--
抗DNMT1抗体Abcamab188453
抗DNMT3A抗体Abcamab307503
抗DNMT3B抗体Abcamab2851
双荧光素酶报告基因检测系统Promega--
GloMax® 20/20发光检测仪Promega--
ABI 3730XL毛细管测序仪----

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
细胞实验
HL-1心肌细胞的来源、培养条件(MEM+10%FBS+1%青霉素-链霉素);缺氧/复氧条件:缺氧1% O2、5% CO2、94% N2,18小时;复氧21% O2、5% CO2、74% N2,4-6小时
阅读提示:见Methods中'Cell culture and construction of hypoxia/reoxygenation cell model'
动物实验
小鼠品系(C57BL/6)、性别(雄性)、年龄(8-12周)、体重(22-28g)、分组(Sham, n=6; MI, n=36;MI亚组n=6/组);LAD结扎位置(距左心耳1-2mm);慢病毒注射剂量(1×10^9 pfu/只)和时机(术前3周)
阅读提示:见Methods中'Establishment of a mouse model of myocardial infarction' 和 'Fig. 2' 图注
心脏功能评估
超声心动图指标(LVEF、EF、FS)计算公式;术后评估时间(18小时)
阅读提示:见Methods中'Cardiac function assessment'和'Fig. 2A-D'图注
血清生化检测
血清分离条件(3000×g,10分钟,4°C);CK-MB等检测试剂盒的使用
阅读提示:见Methods中'Clinical blood samples'和'Biochemical assays'
铁死亡检测
Fe2⁺、MDA、GSH、GPX4检测试剂盒;脂质ROS检测(BODIPY™ 581/591 C11,5 μM,37°C孵育40分钟)
阅读提示:见Methods中'Biochemical assays'和'Measurement of lipid reactive oxygen species (ROS)'
机制研究
荧光素酶报告基因(野生型/突变型TAF15启动子);ChIP-qPCR使用抗体(PRMT1、DNMT1、DNMT3A、DNMT3B);BSP和MSP方法
阅读提示:见Methods中'Luciferase reporter assay'、'Chromatin immunoprecipitation (ChIP) assay'和'Methylation detection'