Trim7通过促进HSPA5的泛素介导降解加重缺血性卒中相关的铁死亡

Trim7 aggravates ischemic stroke-associated ferroptosis by promoting ubiquitin-mediated degradation of HSPA5.

作者信息Wenxuan Lu, Sha Hu, Wenhui Zhang, Ruiqiang Wang, Dongxu Zhao, Peng Ji, Peng Zhang, Yilin Zhang, Huili Gao, Ziliang Wang, Tianxiao Li, Zhigang Lu, Zhaoshuo Li
PMID41126348
发布时间2025-10-22
DOI10.1186/s13578-025-01476-w

实验完整度

包含小鼠tMCAO-R模型和原代神经元OGD/R模型,涵盖基因敲除、过表达、药物抑制、Co-IP、GST pull-down、泛素化分析等多层次验证。

主要模型

小鼠tMCAO-R模型 大鼠原代皮层神经元OGD/R模型

重点核对

Trim7 KO和WT小鼠在tMCAO-R后24小时的神经功能评分、TTC和HE染色结果 OGD/R处理的原代皮层神经元中Trim7敲低和过表达的效率及细胞活性(CCK-8) Ferrostatin-1(5 μM)处理对Trim7过表达诱导的铁死亡和炎症的逆转 HEK293T细胞中Co-IP和GST pull-down验证Trim7与HSPA5的相互作用及结构域 蛋白酶体抑制剂MG132(而非CQ)阻断Trim7诱导的HSPA5降解

摘要

目的:缺血性卒中是世界范围内神经系统残疾和死亡的主要原因,对人类健康构成重大威胁。含三方基序蛋白7(Trim7)是一种E3泛素连接酶,参与多种疾病的进展,但其在缺血性卒中中的作用仍不清楚。本研究旨在探讨Trim7在缺血诱导的神经元损伤中的功能意义和分子机制。方法:对Trim7敲除小鼠进行短暂大脑中动脉闭塞-再灌注,并在经受氧糖剥夺/复氧的大鼠原代皮层神经元中进行腺病毒介导的Trim7敲低或过表达。系统评估了铁死亡标志物、氧化还原状态和神经元损伤。使用免疫共沉淀、GST pull-down和泛素化实验检测Trim7与热休克蛋白家族A成员5(HSPA5)之间的相互作用。结果:在脑缺血-再灌注模型中,Trim7蛋白显著上调。Trim7缺失或敲低减轻了神经元损伤,降低了脂质过氧化和炎症反应,并恢复了谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)蛋白表达和活性,从而抑制了铁死亡。相反,Trim7过表达加剧了铁死亡和炎症反应。机制上,Trim7通过其PRY/SPRY结构域和HSPA5的底物结合结构域直接与HSPA5相互作用,并促进HSPA5的K48连接的多聚泛素化,导致其蛋白酶体依赖性降解。结论:本研究首次确定Trim7–HSPA5–GPX4轴是促进缺血再灌注神经元损伤的先前未被识别的调节通路,通过铁死亡发挥作用。这些发现为缺血性卒中的发病机制和潜在治疗策略提供了新的机制见解。

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
Trim7在缺血性卒中后神经元损伤和铁死亡中的作用及其分子机制是什么?
核心机制
Trim7通过其PRY/SPRY结构域与HSPA5的SBD结构域结合,促进HSPA5的K48连接泛素化,导致其蛋白酶体降解,从而破坏HSPA5对GPX4的稳定化作用,加剧铁死亡。
主要证据
小鼠tMCAO-R模型和原代皮层神经元OGD/R模型中,Trim7敲除/敲低减轻神经损伤、脂质过氧化和炎症,恢复GPX4表达和活性;Trim7过表达相反。Co-IP、GST pull-down和泛素化实验验证了Trim7与HSPA5的相互作用及K48连接泛素化。
研究意义
首次揭示Trim7–HSPA5–GPX4轴作为缺血性卒中中铁死亡的调控机制,为卒中后神经保护提供潜在的治疗靶点和理论依据。

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

建立缺血再灌注模型并检测Trim7表达

验证缺血再灌注后Trim7的表达变化。

使用小鼠tMCAO-R模型和原代神经元OGD/R模型,通过HE染色、qRT-PCR和Western blot检测Trim7及炎症因子表达。

2

评估Trim7敲除对tMCAO-R小鼠的神经保护作用

确定Trim7缺失是否减轻缺血再灌注损伤和炎症。

对Trim7 KO和WT小鼠进行tMCAO-R手术,进行神经功能评分、TTC和HE染色、F4/80免疫荧光、p-p65免疫组化、qRT-PCR和ELISA检测炎症因子。

3

评估Trim7敲除对tMCAO-R小鼠铁死亡的影响

检测Trim7敲除是否抑制铁死亡标志物。

测定脑组织中MDA、GSH、GSSG、NADPH/NADP+水平,GPX4蛋白表达和活性。

4

原代神经元中Trim7敲低和过表达对OGD/R损伤的影响

验证Trim7敲低和过表达在体外的功能效应。

用AdshTrim7或AdTrim7感染原代皮层神经元,进行OGD/R处理,检测细胞活性(CCK-8)、炎症因子mRNA、铁死亡标志物和GPX4表达活性。

5

Ferrostatin-1抑制Trim7过表达诱导的铁死亡

验证Trim7的促损伤作用是否通过铁死亡介导。

在Trim7过表达的神经元OGD/R模型中,给予5 μM Fer-1,检测铁死亡标志物、GPX4活性、细胞活性和炎症因子。

6

鉴定Trim7与HSPA5的相互作用及结构域

确定Trim7的互作蛋白及结合结构域。

通过质谱鉴定,Co-IP、GST pull-down和截短突变体映射实验确定Trim7的PRY/SPRY结构域和HSPA5的SBD结构域介导相互作用。

7

研究Trim7促进HSPA5泛素化和降解

证明Trim7通过K48泛素化促进HSPA5降解。

用CHX追踪蛋白降解,使用MG132和CQ抑制蛋白酶体和溶酶体,通过泛素化实验和突变分析确定K48连接。

8

HSPA5过表达拯救Trim7诱导的铁死亡

验证HSPA5是Trim7功能的关键下游。

在OGD/R神经元中共同感染AdTrim7和AdHSPA5,检测HSPA5和GPX4蛋白水平、活性、细胞活性、炎症因子和铁死亡标志物。

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
6-0硅胶包被单丝线栓Doccol602156PK10Re
伊红BasoBA-4024
抗F4/80抗体ServicebioGB11027
Alexa Fluor® 568山羊抗兔IgG(H+L)二抗InvitrogenA11036
抗磷酸化p65抗体CST3033
兔二步法检测试剂盒ZSGB-BIOPV-9001
DAB显色液ZSGB-BIOZLI-9018
TNF-α、IL-6、IL-1β ELISA试剂盒ELKELK1387-1, ELK1157-1, ELK1271-1
MDA检测试剂盒BeyotimeS0131
NADPH/NADP+检测试剂盒BeyotimeS0180
GPX4活性检测试剂盒ElabscienceE-BC-K883-M
胰蛋白酶GIBCO27250018
DMEM-F12培养基PricellaPB150315-500
胎牛血清NewzerumFBS-S500
DNaseRoche10104159001
40 μm细胞筛网Corning352340
青霉素-链霉素PricellaPB180120
多聚L-赖氨酸Sigma10 mg/ml
Neurobasal培养基GIBCO10888022
L-谷氨酰胺BeyotimeST083
B27添加剂GIBCO17504044
Ferrostatin-1MCEHY-1005791
pAd/PL-DEST™载体ThermoFisherV49420
Gateway LR Clonase II酶混合物ThermoFisher2484478
PEI转染试剂Polysciences24765-100
Adeasy腺病毒系统Agilent Technologies240009
CCK-8试剂盒BeyotimeC0039
蛋白酶抑制剂Roche0469312001
磷酸酶抑制剂Roche4906837001
BCA蛋白定量试剂盒Thermo23225
PVDF膜(0.45 μm)MilliporeIPVH00010
ECL底物Bio-Rad1705062
抗β-actin抗体AbclonalAC026
抗Trim7抗体Proteintech26285-1-AP
抗GPX4抗体AbclonalA25009
抗Flag抗体MBLM185-3L
抗HA抗体AbclonalAE105
抗Myc抗体MBLM047-3
抗HSPA5抗体CST3177

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
动物模型建立
小鼠品系、周龄、体重、麻醉方案、缺血时间(45分钟)、再灌注时间(24小时)、血流监测标准
阅读提示:Materials and methods: Experimental animals, Establishment of t/MCAO-R model
原代神经元培养和OGD/R
大鼠年龄、细胞培养条件、OGD/R时间(缺氧3小时复氧6小时)、培养基成分
阅读提示:Materials and methods: Isolation and culture of primary rat neurons, OGD/R stimulation
腺病毒感染
腺病毒构建方法、感染复数或滴度、感染时间
阅读提示:Materials and methods: Construction and infection of knockdown and overexpression adenoviruses
铁死亡指标检测
各检测试剂盒的操作步骤、样本处理、波长等
阅读提示:Materials and methods: Measurement of MDA, GSH, GSSG, NADPH/NADP+ levels and GPX4 activity
蛋白相互作用验证
质粒构建、转染条件、裂解液成分、IP洗涤条件
阅读提示:Materials and methods: Co-immunoprecipitation, GST pull-down, Mapping, Ubiquitination assay