Chromobox 3组装表观遗传复合物参与胱硫醚γ-裂解酶介导的主动脉瘤/夹层保护作用

Chromobox 3 assembles an epigenetic complex contributing to cystathionine γ-lyase-mediated protection against aortic aneurysm/dissection.

作者信息Ying Zhao, Changting Cui, Huimin Gao, Yan Yao, Yaping Niu, Ling Cheng, Xiaodie Shao, Haizeng Zhang, Yuan Wang, Yuanzhen Lin, Zengxiang Dong, He Wu, Zhenzhen Chen, Liming Yang, Bin Geng
PMID42236713
发布时间2026-06-04
DOI10.1038/s41467-026-74048-2

实验完整度

高

涵盖人AAD样本、两种AngII小鼠模型、VSMC体外实验及机制验证,含功能与机制验证

主要模型

人AAD患者主动脉组织 AngII诱导的Apoe-/-小鼠AAD模型 CseSMCKO小鼠两种AngII诱导AAD模型 原代小鼠主动脉平滑肌细胞及HASMCs

重点核对

VSMC特异性Cse敲除小鼠在两种AngII模型中的AAD发生率、死亡率、主动脉直径与弹性蛋白降解 Cse敲除VSMCs中ADAMTS4表达与versican裂解产物V1水平 Cbx3敲低/过表达对ADAMTS4和versican裂解的调控 CBX3与SUV39H1、KDM2A、HDAC1、RING1的Co-IP相互作用 CBX3 C69、C160、C177硫化位点突变对蛋白稳定性及H3K9me3/ac的影响

摘要

硫化氢(H₂S)由胱硫醚γ-裂解酶(CSE)生成,对主动脉瘤和夹层(AAD)具有保护作用,但其在细胞外基质(ECM)调控中的作用尚不清楚。本研究证明,在人AAD标本及AngII诱导的雄性小鼠模型的血管平滑肌细胞(VSMCs)中,CSE表达显著降低。VSMC特异性Cse缺失加重了AAD形成。机制上,Cse缺失下调CBX3,从而解除对Adamts4的转录抑制。Cbx3过表达挽救了Cse缺陷雄性小鼠加重的AAD表型。我们进一步鉴定了一个以CBX3为中心的表观遗传复合物(SUV39H1、KDM2A、HDAC1、RING1),其协调H3K9/4甲基化与乙酰化,调控ECM重塑、凋亡及炎症相关基因。值得注意的是,CSE/H₂S诱导CBX3在C69、C160和C177位点发生硫化,通过减少泛素介导的降解增强蛋白稳定性;治疗方面,经血管外载体递送AAV介导的Cse或Cbx3可降低雄性小鼠AAD的发生率和进展。总之,这些发现定义了一条VSMCs中的CSE/H₂S-CBX3表观遗传轴,通过调控ADAMTS4-versican通路限制AAD。

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
VSMCs来源的CSE/H₂S如何通过表观遗传机制调控ECM重塑并影响AAD发生发展。
核心机制
CSE/H₂S诱导CBX3在C69、C160、C177位点硫化,减少泛素-蛋白酶体降解以稳定CBX3;CBX3与SUV39H1、KDM2A、HDAC1、RING1形成表观遗传复合物,调控H3K9/H3K4甲基化与乙酰化,抑制Adamts4转录,限制ADAMTS4介导的versican降解。
主要证据
人AAD标本与AngII小鼠模型显示VSMC中CSE、CBX3降低而ADAMTS4升高;CseSMCKO小鼠AAD加重;Cbx3过表达或AAV9介导Cse/Cbx3递送减轻AAD;ChIP-seq/qPCR、Co-IP、双硫键转换实验及位点突变验证机制。
研究意义
定义了一条VSMCs CSE/H₂S-CBX3表观遗传轴,并提出经血管外载体局部递送Cse或Cbx3作为AAD的潜在转化治疗策略(概念验证)。

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

AAD中VSMC CSE表达检测

验证AAD中VSMCs的CSE表达是否改变

对人AAD主动脉组织、AngII诱导Apoe-/-小鼠主动脉进行免疫荧光,对HASMCs和mASMCs给予AngII处理后检测CSE mRNA与蛋白

2

VSMC特异性Cse敲除的AAD表型验证

确定VSMC中Cse缺失对AAD发生的功能作用

在AAV8-Pcsk9+Paigen饮食+AngII模型和BAPN+AngII模型中比较CseSMCKO与CseLOXP小鼠的AAD发生率、死亡率、主动脉直径和弹性蛋白降解

3

ADAMTS4-versican轴检测

明确CSE对ECM蛋白酶及versican降解的调控

对AngII刺激的Cse敲除VSMCs进行RNA-seq和qRT-PCR,Western blot检测ADAMTS4与versican裂解,并在小鼠模型及人AAD组织中验证

4

CBX3对Adamts4的转录调控验证

确定CBX3是否为Adamts4的转录抑制因子

在VSMCs中用siRNA敲低Cbx3或Ezh2、过表达Cbx3,检测Adamts4表达与versican裂解,并在体内验证CBX3表达

5

Cbx3局部过表达对AAD的挽救

验证恢复Cbx3能否减轻Cse缺失导致的AAD

将负载AAV9-sm22α-Cbx3的胶原海绵血管外载体植入肾动脉上方,1周后以BAPN+AngII诱导AAD,检测AAD发生率、主动脉扩张、弹性蛋白、versican、ADAMTS4、凋亡与巨噬细胞浸润

6

组蛋白修饰与表观遗传复合物鉴定

解析CBX3介导的组蛋白修饰及复合物组成

Western blot和免疫荧光检测H3K9me3/ac、H3K4me3/ac、H3K27me3;ChIP-seq与ChIP-qPCR定位靶基因;IP-质谱及Co-IP验证CBX3相互作用蛋白

7

CBX3硫化与稳定性机制验证

阐明CSE/H₂S稳定CBX3的翻译后修饰机制

双硫键转换实验检测CBX3硫化,定点突变C69/C160/C177,环己酰亚胺追踪降解,MG-132及泛素化检测

8

Cse或Cbx3局部递送的治疗评估

评估局部过表达Cse或Cbx3对AAD的疗效

Apoe-/-小鼠植入负载AAV9-sm22α-Cse或AAV9-sm22α-Cbx3的胶原海绵载体,1周后AngII输注4周,检测AAD表型与分子指标

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
Paigen饮食Research DietsD12109C
标准实验室饲料Jiangsu Xietong Pharmaceutical Bio-engineeringXT93G
血管紧张素IISigmaA9525
微型渗透泵Alzet, Durect CorporationModel 2004
重组腺相关病毒8型WZ Biosciences Inc.--
胎牛血清Gibco10099141 C
青霉素-链霉素Gibco15140-122
平滑肌细胞专用培养基ScienCell Research Laboratories1101
RIPA裂解液SolarbioR0010
BCA蛋白定量试剂盒SolarbioPC0020
硝酸纤维素膜MilliporeHATF00010
抗CBX3抗体Abcamab217999
抗ADAMTS4抗体Abcamab185722
抗versican抗体Abcamab19345
抗CSE抗体Abcamab151769
抗H3K9me3抗体abcamab8898
抗H3K9ac抗体Abcamab32129
抗H3K4me3抗体Abcamab8580
抗H3K4ac抗体Abcamab176799
抗H3K27me3抗体Abcamab6002
抗SUV39H1抗体CSTD11B6
抗RING1抗体Abcamab180170
抗KDM2A抗体Abcamab191387
抗HDAC1抗体Abcamab280198
抗GAPDH抗体BeyotimeAf2823
TRIzol试剂Invitrogen15596026CN
高容量cDNA逆转录试剂盒Thermo ScientificK1622
SYBR Green PCR预混液试剂盒Yeasen Biotechnology11201ES08
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo Fisher ScientificL3000075
Triton X-100SigmaX100
4′,6-二脒基-2-苯基吲哚SigmaD9542
抗α-SMA抗体Abcamab7817
醛品红染色液试剂盒SolarbioG1594
Masson三色染色试剂盒Sigma-AldrichHT15-1KT
一步法TUNEL原位凋亡检测试剂盒ElabscienceE-CK-A321
Diagenode Bioruptor超声破碎仪Diagenode--
Illumina NovaSeq 6000测序平台Illumina--
Dynabeads蛋白G磁珠Invitrogen10004D
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific23225
二硫苏糖醇Thermo Fisher ScientificR0861
甲基硫代甲磺酸甲酯Sigma64306
生物素-HPDPThermo Fisher Scientific21341

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
VSMC特异性Cse敲除AAD模型
小鼠品系(CseLOXP×Tagln-Cre、Apoe-/-)、性别与周龄(雄性8–10周)、两种模型诱导方式(AAV8-Pcsk9+Paigen+AngII;BAPN+AngII)、AngII剂量1000 ng/kg/min、BAPN 150 mg/kg/day、建模4周、样本量
阅读提示:Methods的Animal study and AAD models小节及Fig. 2图注
AAV9载体局部递送
载体(AAV9-sm22α-Cse/Cbx3/GFP)、剂量5×10¹¹基因组拷贝/50 μl、植入部位(膈肌与右肾动脉之间腹主动脉)、植入后1周开始AngII输注、分组与样本量
阅读提示:Methods的Extravascular stent implantation小节及Fig. 5、Fig. 10图注
VSMC体外处理与转染
细胞来源(原代野生型与Cse-/- mASMCs、HASMCs、HEK293T)、代次(3–8代)、AngII浓度1 μM与时间24 h、siRNA 200 nM、质粒2 μg、转染后48 h检测
阅读提示:Methods的Primary culture、HASMCs培养及siRNA与质粒转染小节,Fig. 1、Fig. 3图注
CBX3硫化与稳定性检测
NaHS 1 mM、DTT浓度(细胞2 mM、组织100 mM)、处理时间(细胞24 h、组织37 °C 1 h)、双硫键转换实验步骤、C69/C160/C177突变位点
阅读提示:Methods的Biotin switch assay小节及Fig. 9图注
ChIP-seq与ChIP-qPCR
AngII 1 μM预处理、交联条件(1%甲醛10 min)、染色质片段200–500 bp、抗体用量5 μg/反应、测序平台与数据编号GSE296864
阅读提示:Methods的ChIP-seq and ChIP-qPCR小节及Fig. 7图注
组织学与免疫荧光检测
弹性蛋白降解分级(1–4分)、抗体稀释比例、TUNEL与CD68/MMP2/MMP9检测终点
阅读提示:Methods的Histological and immunohistochemical analyses小节及相关图注