亲环素J通过阻断泛素链感知限制炎症

Cyclophilin J limits inflammation through the blockage of ubiquitin chain sensing.

作者信息Chunjie Sheng, Chen Yao, Ziyang Wang, Hongyuan Chen, Yu Zhao, Dazhi Xu, Haojie Huang, Wenlin Huang, Shuai Chen
PMID30348973
发布时间2018-10-22
DOI10.1038/s41467-018-06756-3

实验完整度

高

涵盖293T/HeLa细胞系、CRISPR敲除、原代mBMM、Cypj敲除小鼠及脓毒症与DSS结肠炎模型,含功能与机制验证

主要模型

293T与HeLa细胞系 CRISPR-Cas9敲除CYPJ的293T细胞 小鼠原代骨髓来源巨噬细胞(mBMM) Cypj敲除C57BL/6小鼠及其LPS/HKLM脓毒症与DSS结肠炎模型

重点核对

CYPJ敲除或回补后TNF诱导的NF-κB报告基因活性及TNF、IL-8转录变化 LPS 100 ng ml−1、TNF 20 ng ml−1或HKLM 107 CFU ml−1处理mBMM后Ikkα/β、IкBα、Jnk、p38磷酸化与Tnf、Il-6转录 GST pull-down与co-IP验证CYPJ片段3及TAB2/3 NZF结构域结合,ITC检测直接结合 K63泛素链与TAB2/3-NZF结合实验及CYPJ-Δ3缺失片段的阻断能力 LPS 10 mg kg−1腹腔注射后小鼠生存率(每组6只)与DSS 3%结肠炎体重和结肠长度(每组5只)

摘要

维持先天免疫稳态对个体健康至关重要。据报道,Npl4锌指(NZF)结构域介导的泛素链感知在核因子-κB(NF-κB)信号通路中发挥作用,但其调控机制仍不清楚。本研究表明,肽基脯氨酰异构酶家族成员亲环素J(CYPJ)受炎症诱导。CYPJ与转化生长因子-β激活激酶1结合蛋白2和3的NZF结构域以及线性泛素链组装复合物的组分相互作用,阻断泛素链的结合,并负调控NF-κB信号传导。Cypj缺陷小鼠对脂多糖和热灭活单核细胞增生李斯特菌诱导的脓毒症以及葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎易感。这些发现将CYPJ鉴定为NF-κB信号通路的负反馈调节因子,并为理解先天免疫稳态提供了见解。

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
阐明肽基脯氨酰异构酶家族成员CYPJ在先天免疫NF-κB信号通路中的调控作用及其机制。
核心机制
CYPJ通过其C端片段3结合TAB2/3及LUBAC组分的NZF结构域,阻断K63泛素链与TAB2/3的结合并抑制LUBAC活性,从而负反馈抑制NF-κB信号。
主要证据
293T细胞报告基因、co-IP、GST pull-down、ITC和泛素链结合实验显示CYPJ结合TAB2/3 NZF并阻断K63泛素链感知;Cypj敲除mBMM中Ikkα/β、IкBα及Jnk、p38磷酸化增强;Cypj缺陷小鼠对LPS、HKLM脓毒症和DSS结肠炎更易感。
研究意义
将CYPJ鉴定为NF-κB通路的负反馈调节因子,为理解先天免疫稳态提供机制见解,并提示其作为抗炎药物研发潜在靶点的可能。

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CYPJ对NF-κB通路的负调控表型

验证CYPJ是否抑制NF-κB活化及其在通路中的作用位置

在293T细胞中进行荧光素酶报告基因筛选,过表达或CRISPR-Cas9敲除CYPJ后检测TNF诱导的NF-κB报告基因活性、TNF和IL-8转录、IKKα/β与IкBα磷酸化及p65核转位

2

在炎症刺激下检测CYPJ表达

验证CYPJ是否受炎症刺激诱导

检测TNF处理的HeLa细胞、LPS处理的mBMM和VSV感染的A549细胞中CYPJ与CYPA蛋白及mRNA水平

3

在Cypj敲除小鼠原代巨噬细胞中验证负调控作用

确认Cypj在体内来源原代细胞中抑制NF-κB及促炎因子表达

利用CRISPR-Cas9编辑小鼠Cypj第三外显子制备敲除小鼠,分离mBMM并以LPS、Tnf、HKLM、Il-1β刺激,检测Ikkα/β、Ikbα、Jnk、p38磷酸化及Tnf、Il-6转录

4

鉴定CYPJ与TAB2/3的结合及关键结构域

确定CYPJ在NF-κB通路中的靶蛋白及结合区域

通过共转染报告基因、co-IP、GST pull-down、免疫荧光共定位和ITC检测CYPJ与TAB2/3及LUBAC组分NZF结构域的结合,并定位CYPJ片段3和TAB2 NZF结构域

5

验证CYPJ阻断K63泛素链感知

证明CYPJ干扰K63泛素链与TAB2/3 NZF结构域的结合

在293T细胞中共转染Flag-TAB2与HA-K63-Ub并检测泛素化信号,使用体外合成的His-K63-Ub链进行免疫沉淀和GST pull-down,检测CYPJ及CYPJ-Δ3的阻断能力

6

体内评估Cypj对炎症的保护作用

评估Cypj在脓毒症和结肠炎模型中的生理意义

对WT和Cypj敲除小鼠腹腔注射LPS或HKLM观察生存率与血清Tnf,并以3% DSS饮水诱导结肠炎检测体重、结肠长度与组织病理

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
大肠杆菌011:B4脂多糖Sigma-AldrichL2630
鼠巨噬细胞集落刺激因子ReprotechAF-315-02
鼠肿瘤坏死因子ReprotechAF-315-01
鼠白细胞介素-1βReprotechAF-211-11B
葡聚糖硫酸钠MP Biomeicals160110
酶联免疫吸附测定试剂盒R&D Systems--
胎牛血清Gibco10270-106
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
Lipofectamine RNAiMAX转染试剂thermo fisher scientific--
DNA转染试剂BimakeB35101
CYPJ/PPIL3抗体Abcamab169936
K63连接泛素特异性抗体Abcamab179434
TAB3抗体Abcamab85655
PPIL3 C端抗体ABGENTAP17078b
His6标记K63连接多聚泛素链Boston Biochem, R&D systemsUCH-330
抗Flag抗体SigmaF3165
CYPA抗体Cell Signaling Technology#2175
磷酸化IKKα/β抗体Cell Signaling Technology#2697
磷酸化IκBα抗体Cell Signaling Technology#9246
磷酸化p38抗体Cell Signaling Technology#4511
Erk1/2抗体Cell Signaling Technology#46955
磷酸化Erk1/2抗体Cell Signaling Technology#4370
磷酸化JNK抗体Cell Signaling Technology#4668
JNK抗体Cell Signaling Technology#9252
人肿瘤坏死因子-αCell Signaling Technology#8902
细胞裂解液(10×)Cell Signaling Technology#8903
RIPA裂解液(10×)Cell Signaling Technology#8906
c-Myc抗体Santa Cruz BiotechnologySC-40
HA探针抗体Santa Cruz BiotechnologySC-7392
β-肌动蛋白抗体Santa Cruz Biotechnologysc-47778
泛素抗体Santa Cruz BiotechnologySC-8017
IKKα/β抗体Santa Cruz BiotechnologySC-7607
TAB2抗体Santa Cruz BiotechnologySC-11851
GAPDH抗体New Progress BiotechnologyRM2002V
β-微管蛋白抗体New Progress BiotechnologyRM2003V
His抗体New Progress BiotechnologyRM1001V
Myc抗体New Progress BiotechnologyRM1003V
HA抗体New Progress BiotechnologyRM1004V
Myc抗体GenscriptA00172
HA抗体GenscriptA00168
NF-κB-P65抗体Zhongshan Golden Bridge BiotechnologyZS-8008
p38抗体Zhongshan Golden Bridge BiotechnologyZS-71490
GFP抗体Proteintech66002-1-Ig
GFP抗体Proteintech50430-2-AP
β-肌动蛋白抗体Proteintech66009-1-Ig
TAB2抗体Proteintech14410-1-AP
PCNA抗体Proteintech60097-1-Ig
RELA/p65单克隆抗体AbclonalA10609
谷胱甘肽Sepharose 4BGE Healthcare17-0756-01
蛋白G磁珠Santa Cruz BiotechnologySC-2002
DAPI染色试剂盒KeyGEN BiotechnologyKGA215
蛋白MarkerGenstarM221
双荧光素酶报告基因检测系统Promega--
细胞质与细胞核分离试剂盒BeyotimeA00172
5×双载样缓冲液FDbio scienceFD006
Super ECL检测试剂KeyGEN Biotechnology--
CD3e抗体eBioscience45-0031-82
CD8a抗体eBioscience25-0081-82
CD19抗体eBioscience17-0193-82
NKP46抗体eBioscience12-3351-82
NK1.1抗体BD561111
CD11c抗体BD560584
MHCII抗体BD562352
F4/80抗体Biolegend Biosciences123116
CD11b抗体Biolegend Biosciences101208
热灭活单核细胞增生李斯特菌InvivoGentlrl-hklm
TRIzol试剂Invitrogen--
EasySript一步法gDNA去除与cDNA合成试剂盒TRANSGENAE311
通用iQ SYBR Green预混液Bio-Rad--
Ni-NTA His结合树脂7sea BiotechPAN001-001C
MicroCal iTC200等温滴定量热仪GE Healthcare--
激光共聚焦荧光显微镜ZEISSLSM880
pcDNA3.0/Flag质粒Invitrogen--
pGEX-4T-1载体GE Healthcare--
pEGFP-N1载体CLONTECH Laboratories--
lentiCRISPR V2载体Addgene52961
基因组DNA提取试剂盒TIANGENDP304
Immobilon Western HRP底物Millipore--
ChemiDoc Touch成像仪Bio-Rad--
Plasmocin支原体清除剂--ant-mpt
BD LSRFortessa X-20细胞分析仪BD--

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
CYPJ对NF-κB报告基因的调控
细胞系(293T)、TNF处理浓度与时间、转染质粒量、报告基因实验重复数N=3
阅读提示:Fig. 1a–d图注及Dual-luciferase reporter assay方法小节
mBMM中NF-κB与JNK通路激活
LPS 100 ng ml−1、Tnf 20 ng ml−1、HKLM 107 CFU ml−1及处理时间点、qRT-PCR重复数N=3
阅读提示:Fig. 2d–i图注及Mice、Cell culture and transfection方法小节
CYPJ与TAB2/3 NZF结构域结合
GST融合蛋白片段、E.coli BL21表达条件、ITC所用NZF肽序列与His-CYPJ
阅读提示:Fig. 3、Fig. 4图注及GST pull-down assay、ITC assay方法小节
K63泛素链与TAB2/3结合
His-K63-Ub链用量(约1 μg)、Flag-TAB2转染24 h、抗His免疫沉淀条件
阅读提示:Fig. 5图注及Polyubiquitin chain assay方法小节
小鼠脓毒症与结肠炎模型
LPS 10 mg kg−1或5/50 mg kg−1序贯、HKLM 2×1012 CFU每只、3% DSS、每组小鼠数、6–8周龄
阅读提示:Fig. 7图注及Mice方法小节