肌管素相关蛋白14通过抑制Polo样激酶1预防新生内膜形成和血管平滑肌细胞增殖

Myotubularin-Related Protein14 Prevents Neointima Formation and Vascular Smooth Muscle Cell Proliferation by Inhibiting Polo-Like Kinase1

作者信息Ling-Yao Kong, Cui Liang, Peng-Cheng Li, Yi-Wei Zhang, Sheng-Dong Feng, Dian-Hong Zhang, Rui Yao, Lu-Lu Yang, Zheng-Yang Hao, Hao Zhang, Xiao-Xu Tian, Chen-Ran Guo, Bin-Bin Du, Jian-Zeng Dong, Yan-Zhou Zhang
PMID36314496
发布时间2022-11
DOI10.1161/JAHA.122.026174

实验完整度

包含细胞系(VSMC、293T)、原代细胞、基因敲除/转基因小鼠模型、颈动脉损伤模型、人样本、功能验证(增殖、迁移)和机制验证(免疫共沉淀、GST pull-down、通路蛋白磷酸化检测)等多个证据层级。

主要模型

SMC特异性MTMR14敲除小鼠 SMC特异性MTMR14转基因小鼠 原代血管平滑肌细胞 293T细胞

重点核对

使用Cre-loxP系统构建MTMR14条件敲除小鼠,他莫昔芬诱导剂量为1 mg/天连续5天腹腔注射 颈动脉结扎后第28天取样,用于HE染色或蛋白等分析 腺病毒(Ad-shPLK1、Ad-PLK1等)以4×10^7 pfu与70 μL Pluronic胶F-127混合局部递送至颈动脉 VSMC培养中使用PDGF-BB 20 ng/mL刺激,时间24小时 Western blot检测PLK1、MEK、ERK1/2、AKT磷酸化水平

摘要

背景:再狭窄是限制心血管介入治疗进一步发展的主要瓶颈之一。参与该过程的新信号分子不断被发现;然而,具体的分子机制仍不清楚。MTMR14(肌管素相关蛋白14)是一种新型磷酸肌醇磷酸酶,具有多种生物学功能,参与多种生物过程。然而,MTMR14在血管生物学中的作用仍不清楚。在此,我们探讨了MTMR14在血管损伤后新生内膜形成和血管平滑肌细胞(VSMC)增殖中的作用。方法与结果:利用平滑肌细胞特异性条件性MTMR14敲除和转基因小鼠建立血管损伤模型。通过组织病理学方法评估新生内膜形成,并通过荧光泛素化细胞周期指示物、transwell和划痕实验评估VSMC增殖和迁移。损伤后新生内膜形成和MTMR14表达增加。MTMR14缺乏加速新生内膜形成并促进损伤后VSMC增殖,而MTMR14过表达显著减弱了这一过程。机制上,我们证明MTMR14通过与PLK1(Polo样激酶1)相互作用抑制其激活,进一步导致MEK/ERK/AKT(丝裂原活化蛋白激酶激酶/细胞外信号调节激酶/蛋白激酶B)激活的抑制,从而抑制VSMC从中膜向内膜的增殖,进而阻止新生内膜形成。结论:MTMR14通过抑制PLK1来预防新生内膜形成和VSMC增殖。我们的发现揭示MTMR14作为VSMC增殖的抑制剂,并建立了MTMR14和PLK1在调节VSMC增殖中的联系。MTMR14可能成为治疗再狭窄的新潜在治疗靶点。

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
MTMR14在血管损伤后新生内膜形成和VSMC增殖中的作用和具体分子机制是什么?
核心机制
MTMR14通过与PLK1相互作用抑制PLK1的激活,进而抑制MEK/ERK/AKT通路的激活,从而抑制VSMC增殖和新生内膜形成。
主要证据
使用MTMR14敲除和转基因小鼠、VSMC体外实验、免疫共沉淀和GST pull-down显示MTMR14与PLK1结合,敲除或过表达MTMR14影响PLK1/MEK/ERK/AKT磷酸化及VSMC增殖和迁移,PLK1沉默或过表达逆转或模拟MTMR14的作用。
研究意义
MTMR14可能成为治疗再狭窄的新的潜在治疗靶点。

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

建立血管损伤模型并检测MTMR14表达

验证MTMR14在血管损伤后的表达变化及其与新生内膜形成的关系

在大鼠颈动脉球囊损伤模型和小鼠颈动脉结扎模型中,通过Western blot、qPCR、HE染色和免疫荧光检测MTMR14表达和新生内膜形成,并在人再狭窄标本中检测MTMR14表达。

2

体内基因敲除和过表达验证MTMR14功能

阐明MTMR14在血管损伤后新生内膜形成中的作用

利用SMC特异性MTMR14敲除(Mtmr14Δ)和转基因(Mtmr14TG)小鼠结合颈动脉结扎模型,通过HE染色评估新生内膜形成程度。

3

体外功能实验检测VSMC增殖和迁移

验证MTMR14对VSMC增殖和迁移的影响

使用FUCCI细胞周期指示系统检测细胞周期,transwell和划痕实验检测迁移能力,通过腺病毒过表达或敲低MTMR14处理原代VSMC。

4

筛选并验证MTMR14相互作用蛋白

鉴定MTMR14调控VSMC增殖的潜在结合蛋白

通过免疫沉淀联合质谱筛选MTMR14相互作用蛋白,并利用免疫共沉淀和GST pull-down验证MTMR14与PLK1的相互作用。

5

验证PLK1/MEK/ERK/AKT信号通路

阐明MTMR14抑制VSMC增殖的分子机制

通过Western blot检测MTMR14敲除或过表达情况下PLK1、MEK、ERK1/2和AKT的磷酸化水平,并在PLK1敲低或过表达后检测通路变化和功能逆转。

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
他莫昔芬SigmaT-5648
DMEM培养基----
DMEM/F12培养基----
胎牛血清HyCloneSV30087.02
II型胶原酶SigmaC6885
I型弹性蛋白酶SigmaE1250
青霉素-链霉素----
血小板衍生生长因子BBSigma--
泊洛沙姆凝胶F-127Keygen--
RIPA裂解液----
蛋白酶抑制剂混合物Sigma-Aldrich--
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Scientific--
抗MTMR14抗体Abcamab102575
抗MTMR11抗体Sino Biological206602-T08
抗ACTA2抗体Abcamab7817
抗PCNA抗体Abcamab29
抗ERK1/2抗体CST9102
抗磷酸化ERK1/2抗体CST9106
抗MEK抗体CST9126
抗磷酸化MEK抗体CST2338
抗PLK1抗体CST4513
抗磷酸化PLK1抗体CST9062
抗磷酸化Akt抗体CST4060
抗AKT抗体CST4691
抗GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
辣根过氧化物酶偶联二抗ProteintechSA00001-1
辣根过氧化物酶偶联抗兔二抗ProteintechSA00001-2
TRIzol试剂Takara BioD9108A
PrimeScript RT试剂盒TaKaRaRR037A
SYBR Green荧光染料Vazyme--
PRISM 7900序列检测系统Applied Biosystems--
DAB显色试剂盒ZSGB-BIO--
抗MTMR14抗体Proteintech67561-1-Ig
抗ACTA2抗体Abcamab32575
抗PLK1抗体ABclonalA2548
抗磷酸化PLK1抗体AffinityAF2385
抗磷酸化ERK1/2抗体CST4370
抗磷酸化MEK抗体AffinityAF3385
山羊抗兔IgG(H+L)交叉吸附二抗,Alexa Fluor 594Thermo Fisher ScientificA-11012
山羊抗小鼠IgG(H+L)交叉吸附二抗,Alexa Fluor 488Thermo Fisher ScientificA-11001
DAPI----
抗Flag磁珠Sigma--
抗HA磁珠Sigma--
蛋白A/G磁珠Thermo Fisher Scientific--
快速银染试剂盒Beyotime Biotechnology--
谷胱甘肽-琼脂糖4B微珠GE Healthcare--
GraphPad Prism软件----

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
小鼠品系、周龄、性别、体重、结扎方式、取材时间
阅读提示:Methods: Animal Models
基因操作
Cre-loxP系统构建条件、他莫昔芬剂量和给药方式、腺病毒滴度和局部递送方法
阅读提示:Methods: Animal Breeding and Genotyping; Animal Models
细胞培养
原代细胞分离方法(酶消化种类、浓度)、VSMC代数、PDGF-BB浓度和处理时间、腺病毒感染MOI和时长
阅读提示:Methods: Cell Culture and Treatment
功能检测
FUCCI报告细胞构建、细胞接种密度、培养时间、transwell和划痕实验的具体参数
阅读提示:Methods: Fluorescence Ubiquitination-Based Cell Cycle Indicator Reporter Cell Line Generation; Transwell Assay; Scratch Wound Assay
蛋白检测
Western blot抗体信息(克隆号、稀释比)、免疫共沉淀条件、GST pull-down条件、质谱鉴定方法
阅读提示:Methods: Western Blotting; Immunoprecipitation Assays; Silver Staining and Liquid Chromatography–Tandem Mass Spectrometry Analysis