Chapter2: العامل 15 الذي يشبه Krϋppel يمنع تكاثر الخلايا الكلوية الكبيبية Mesangial عن طريق تعزيز الاقتران P53 SUMO1
May 12, 2022
لمزيد من المعلومات. اتصلtina.xiang@wecistanche.com
3 نتائج
3.1|فحص الجينات الملزمة لـ KLF 15- من خلال ChIP-Seq في MCs الكبيبية الكلوية الأولية
لتحديد جينات شريك الربط المباشر لـ KLF15 ، أجرينا تحليل ChlP-Seq وفحصنا في النهاية 2478 جينًا. كشف تحليل GO لهذه الجينات من خلال الأداة الموجودة على موقع الويب www.uniprot.org (الشكل 1 أ ، ب) عن مصطلحات الوظيفة الجزيئية المرتبطة بجينات 1941 وشروط المكون الخلوي المتعلقة بـ 1662 جينًا وشروط العملية البيولوجية المتعلقة بـ 1766 جينًا. نظرًا لأن هدفنا كان معرفة كيفية تأثير KLF15 على MCs ، فقد ركزنا على الجينات المرتبطة بعملية الخلية. من بين 1315 جينًا متعلقًا بعملية الخلية ، تم العثور على 74 جينًا للمشاركة في عمليات دورة الخلية. على وجه التحديد ، شاركت هذه الجينات في دورة الخلية الانقسامية ، وانتقال طور دورة الخلية والعمليات الأخرى (الشكل 1C ، D). علاوة على ذلك ، قمنا بتحليل الجينات المشاركة في النمو ووجدنا أنها مرتبطة بالنمو التنموي ونمو الخلايا وأنواع النمو الأخرى (الشكل 1E).

3.2|فحص الجينات الخاضعة للتنظيم التفاضلي في KLF 15- الإفراط في التعبير عن MCs الكبيبية الكلوية باستخدام SILAC و LC / MS
أدى تحليل SILAC و LC / MS لـ HRMCs المفرط في التعبير عن KLF15 مقارنة بالخلايا الأبوية إلى تحديد 1357 بروتينًا. استخدمنا DAVID و IPA للحصول على مجالات GO والمسارات الغنية للبروتينات المحددة الكمية التي حددها SILAC. ومن المثير للاهتمام ، أن العديد من المصطلحات المتعلقة بالوظيفة البيولوجية للبروتينات كانت من بين أفضل 30 مصطلح GO مخصبًا بشكل كبير ، بما في ذلك تنظيم عملية التمثيل الغذائي للأحماض الأمينية الخلوية ، ومركب البروتوزوم ، وربط البروتين ، ومصطلحات النسخ والترجمة ، وكلها مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بـ انتشار (الشكل 2 أ). يوضح الشكل 2 ب أعلى 30 مصطلحًا للمسار المخصب بشكل كبير. العديد من مصطلحات العملية البيولوجية ، بما في ذلك مصطلحات مرض البروتوزوم والأمراض التنكسية العصبية ، كانت مرتبطة أيضًا بالتواجد في كل مكان.

انقر لمعرفة المزيد عنcistancheللبيع مع التفاصيل
3.3|تحليل المعلومات الحيوية لجينات ربط KLF 15- التي يحتمل أن تكون مرتبطة بتكاثر الخلايا الكبيبية الكلوية
لاستكشاف جينات ربط KLF 15- التي من المحتمل أن تكون مرتبطة بـالكبيبي الكلويانتشار MC ، أجرينا تحليلًا للمعلومات الحيوية لبيانات ChIP-Seq وبيانات SILAC-LC / MS. تم فحص 52 جينًا (الجدول 2 والشكل 2C) ، وخمسة من هذه الجينات ، بما في ذلك SUMO1 ، عامل مثبط هجرة البلاعم (MIF) ، عامل بدء حقيقيات النوى (EIF) ، عامل النمو الشبيه بالأنسولين (IGF) و reticulocalbin (RCN) ) ، كانت مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بـتكاثر خلوي. نظرًا لأن تحليلات GO والمسار للبروتينات المعبر عنها تفاضليًا اقترحت أن الجينات التي تم فحصها كانت مرتبطة بشكل أساسي بعملية التواجد في كل مكان ، فقد خلصنا إلى أن SUMO1 ، وهو عضو في عائلة البروتين الشبيه باليوبيكويتين (UBL) ، يشارك في تعديل ما بعد الترجمة مشابه لـ الانتشار باعتباره الجين المستهدف لـ KLF15.
تشير كميات متزايدة من الأدلة إلى أن هرمون النمو هو أحد العوامل الرئيسية التي تؤدي إلى تطور اعتلال الكلية السكري ، كما أنه يعزز تكاثر MC وزيادة توليف المصفوفة في المختبر. وقد أظهرت دراسة سابقة أن PDGF-BB ضروري لتكاثر MC قبل التطور 26 بعد التأكد من تحفيز MCs بواسطة HG أو PDGF-BB في المختبر ، اكتشفنا تغييرات في التعبير عن KLF15 و SUMO1 في كل من RNA والبروتين
ووجدت أن هذه الجزيئات لها اتجاهات مماثلة (الشكل 2 د-ل). أخيرًا ، قررنا أن SUMO1 هو الجين المستهدف لـ KLF15.

3.4|KLF15 ينظم التعبير الجيني SUMO -1 من خلال الارتباط بمنطقة مروج CACCCA-SUMO 16 زوجًا أساسًا -1 وتصميم C زائد A-rich
استخدمنا مجموعة MEME (http://meme-suite.org/tools/meme) لتوصيف أشكال ربط KLF 15- للجينات التي تم فحصها من 52 جينًا من بيانات KLF15 ChlP-Seq وحددنا فكرة ربط KLF (الشكل 3 أ) بالإضافة إلى ذلك ، قمنا بتحليل أكثر من ألف قاعدة في المراحل الأولى لمروج SUMO1 ووجدنا أن KLF15 يمكنه التعرف على تسلسل 16 نقطة أساس (نيوكليوتيدات -205 ~ -199) وربطه بها بما في ذلك - CACCCA- (الشكل 3 ب). أكدت ChIP-PCR أن KLF15 مرتبط بمروج SUMO1 ، وأظهرت النتائج تعبيرًا أعلى بكثير عن SUMO1 في مجموعة الأجسام المضادة لـ KLF15 مقارنة بمجموعة التحكم في الخلفية (الشكل 3C).
علاوة على ذلك ، أجرينا اختبار مراسل ثنائي لوسيفيراز لتأكيد علاقة الاستهداف بين SUMO1 و KLF15. أظهرت مجموعة المروج SUMO1 من النوع البري نشاطًا للوسيفيراز أعلى من ناقل pGL3 والمجموعات المتحولة في HRMCs ، وزاد النشاط بشكل كبير عن طريق الإفراط في التعبير عن KLF15. تم عكس التحسينات في نشاط luciferase عن طريق تعداء مع البلازميد معربا عن منطقة المروج متحولة (الشكل 3D). مجتمعة ، تشير هذه البيانات إلى أن SUMO1 هو هدف نسخي مباشر لـ KLF15.



3.5|فحص P53 باعتباره الركيزة SUMOylation لـ SUMO1
يتم التعبير عن تعديلات سومو على نطاق واسع بعد تعديلات الترجمة في حقيقيات النوى. يُعرف أيضًا الاقتران العكسي لهذه التعديلات على بروتينات الركيزة باسم SUMOylation ، والذي يلعب دورًا مهمًا في تنظيم وظائف البروتينات المستهدفة ويشارك أيضًا في العمليات البيولوجية المختلفة ، مثل النقل الخلوي النووي ، وتنظيم النسخ ، وموت الخلايا المبرمج ، وتثبيت البروتين ، واستجابات الإجهاد و 27 لاستكشاف جزيئات إشارات المصب المقترنة مباشرة بواسطة SUMO1 ، أجرينا تحليلًا لشبكة SUMO1 باستخدام قاعدة بيانات IPA ، وأظهرت البيانات أن SUMO1 يمكنه الارتباط مباشرة بـ P53 و APP و JUN و AKT ، من بين أمور أخرى البروتينات (الشكل 4A-C). اخترنا في البداية P53 كجزيء متجه لـ SUMO1 لأنه بروتين معروف جيدًا يرتبط ارتباطًا وثيقًا بتكاثر الخلايا. الشكل 4 د). لتحديد ما إذا كان P53 قد تم تعديله بالفعل عن طريق SUMOylation ، قمنا بنقل HRMCs بشكل عابر مع SUMO1 overexpression plasmid أو SUMO1 siRNA. كشفت كل من نتائج IP و Western blot عن اتجاهات في تغييرات التعبير عن SUMO 1- P53 و P53 التي كانت متوافقة مع التغييرات في SUMO1 (الشكل 4E-J). تشير هذه البيانات إلى أن P53 عبارة عن ركيزة SUMOylation من SUMO1.


3.6|يمنع KLF15 تكاثر MC من خلال تعزيز تعبير SUMO1 و P53 SUMOylation
لإنشاء تنظيم P53 SUMOylation وانتشار MC بواسطة KLF15 و SUMO1 ، تدخلنا بتعبير KLF15 أو SUMO1 في HRMCs وعالجنا HRMCs بـ PDGF-BB. بين HRMCs المعالجة بـ PDGF-BB ، أظهرت الخلايا المنقولة ببلازميد التعبير الزائد KLF15 تعبيرًا أعلى عن SUMO 1- P53 و P53 و KLF15 و SUMO1 من الخلايا المنقولة باستخدام بلازميد التحكم KLF15. تم العثور على نفس التغييرات في SUMO 1- P53 و P53 و SUMO1 في خلايا SUMO1 المفرطة في التعبير عن البلازميد المنقولة ، بينما لم يتغير تعبير KLF15 في هذه الخلايا (الشكل 5A-F). يعد PDGF-BB أحد أكثر عوامل النمو فعالية للـ MCs الموصوفة حتى الآن ، وقد لوحظت الاستجابة التكاثرية لـ HRMCs لـ PDGF-BB. كما هو مبين في الشكل 5G ، H ، تمت زيادة النسبة المئوية للخلايا الإيجابية لـ EdU بشكل كبير عن طريق إدارة PDGF-BB المؤتلف. أشارت نتائج تلطيخ EdU إلى أن كلاً من KLF15 و SUMO1 المفرط يثبطان تكاثر الخلايا الناجم عن PDGF-BB (الشكل 5G ، H).

لاكتساب نظرة ثاقبة على دور KLF15 و SUMO1 في تكاثر HRMCs ، قمنا بنقل الخلايا باستخدام SUMO1 siRNA فقط أو نقلها باستخدام SUMO1 siRNA و KLF15 overexpression plasmid. لم يؤثر التنظيم السفلي لـ SUMO1 على التعبير عن KLF15 ، ولكن من الواضح أن مستويات التعبير عن SUMO 1- P53 و P53 انخفضت بعد تعداء SUMO1 siRNA (الشكل 6A-C). بالإضافة إلى ذلك ، عندما تم منع التعبير عن SUMO1 ، تم أيضًا قمع مستويات تعبير SUMO 1- P53 و P53 حتى في الخلايا التي تزيد من التعبير عن KLF15 (الشكل 6D-F). بعد ذلك ، تم تقييم انتشار MC باستخدام اختبار تلطيخ EdU. عزز SUMO1 RNAi التأثير التكاثري لـ PDGF-BBon HRMCs ، وكانت المجموعة المصابة بـ KLF15 overexpression plasmid و SUMO1 siRNA تحتوي على خلايا إيجابية EdU أكثر من المجموعة cotransfected مع overexpression plasmid والتحكم التسلسلي الهجين siRNA (الشكل 6G ، H) . لذلك ، نستنتج أن KLF15 يمنع انتشار MC من خلال تعزيز P53 SUMOylation.

3.7|التعبير العالمي SUMO1 و P53 في MCs الكبيبية مرتبط سلبًا بتكاثر MC في الفئران -1 التهاب الكلية
التهاب الكلية المضاد للـ Thy1 هو نموذج كلاسيكي لالتهاب كبيبات الكلى التكاثري المسراق مع مرحلة تكاثرية ومرحلة تعافي. قمنا بحقن الجسم المضاد Thy1 في جرذان Wistar لإنشاء هذا النموذج. ليس لكل من نيتروجين اليوريا والكرياتينين في الدم أي تغيير كبير بين الجرذان الضابطة وفئران النموذج (الشكل S1). لوحظ انتشار ميسانجي ملحوظ وتراكم ECM خلال المرحلة التكاثرية (أيام 5 و 7) في الفئران النموذجية ، وانخفض عدد MCs خلال مرحلة الاسترداد في اليوم 10 (الشكل 7 أ). اكتشفنا أيضًا تغييرات التعبير في علامة انتشار الخلايا PCNA بواسطة IHC (الشكل 7 أ ، ب). تمت زيادة مستويات PCNA في اليوم 5 ، وبلغت ذروتها في اليوم 7 وانخفضت في اليوم 10 (الشكل 7F). أظهر تحليل اللطخة الغربية أن تعبير البروتين عن P53 و SUMO1 و KLF15 في الكبيبات المعزولة كان أقل في مجموعات النموذج مقارنة بالمجموعة الضابطة (الشكل 7C ، D) ، بما يتوافق مع النتائج الكيميائية المناعية (الشكل 7E ، F). تشير هذه النتائج إلى أن الانتشار غير الطبيعي لـ MC في الفئران النموذجية المضادة لـ Thy1 يرتبط بالتعبير منخفض المستوى لـ KLF15 و SUMO1. من المتوقع أن يؤدي التدخل في التعبير عن هذه الجزيئات إلى التخفيف من النمط الظاهري المرضي في الفئران.


4. مناقشة
الالكبيباتهي وحدات الترشيح الخاصة بـالكلى. يمكن أن يحدث خلل في وظيفة الكبيبات بسبب أمراض الكبيبات الأولية أو يمكن أن يكون ثانويًا للأمراض الجهازية. شوهدت تغيرات ميزانيقية بعد إصابة الكبيبة بما في ذلك فرط تكاثر MCs متبوعًا بإفراط في إنتاج ECM (توسع مسراق) وإنتاج جاذب كيميائي للخلايا الالتهابية. لذلك ، يعد تعديل استجابات MC ، وخاصة الانتشار غير الطبيعي ، نهجًا علاجيًا جديدًا. KLF15 هو بروتين يلعب دورًا تنظيميًا كعامل نسخ من خلال الارتباط بتسلسلات DNA معينة. أفادت العديد من الدراسات أن KLF15 متورط في تنظيم تكاثر الخلايا. على سبيل المثال ، وجد أن KLF15 يشارك في تثبيط مسارات الإشارات المرتبطة بتكاثر MC ، ولكن لم يتم الإبلاغ عن الجين المستهدف المباشر في الأدبيات. لذلك ، تضمنت هذه الدراسة بشكل أساسي فحصًا مشتركًا لمستويات النسخ والترجمة لتحديد الجين المستهدف المباشر لـ KLF15.
ينظم KLF15 الجينات المختلفة في الأنواع المختلفة وفي الأنسجة والأعضاء المختلفة. في عملية تنظيم تكاثر MCs ، يؤثر KLF15 على التعبير عن جينات متعددة ويشارك في مسارات متعددة لاستكشاف الجينات المستهدفة المباشرة لـ KLF15 ، استخدمنا ChIP-Seg. تقنية لدراسة تنظيم KLF7 بشأن التمايز بين الخلايا الظهارية للقرنية .33 استخدم Ying M et al هذه التقنية لدراسة التأثير المثبط لـ KLF9 على تعدد قدرات الورم الأرومي الدبقي .34 وبالمقارنة مع ChlP-chip ، يتيح ChIP-Seq تحليل الجينوم الكامل الحقيقي مع دقة أعلى وحساسية كشف أعلى وطلب أقل على حجم العينة .35 استخدمنا ChP للحصول على شظايا الحمض النووي المرتبطة مباشرة بـ KLF15 ، وبعد المقارنة والتحليل مع GenBank ، قمنا بفحص 2478 من الجينات المستهدفة المحتملة. من خلال تحليلات GO والمسار ، حددنا العديد من الجينات المستهدفة المشاركة في دورة الخلية وعمليات الانتشار.
تتطلب تجارب ChlP-Seq PCR لتضخيم إشارة الكشف ، ولا مفر من وجود درجة معينة من التحيز أثناء عملية التضخيم. بالإضافة إلى ذلك ، لا يحصل ChIP-Seq إلا على الجينات التي يمكن لـ KLF15 ربطها ولا يشير إلى التغييرات التي تحدث في التعبير عن هذه الجينات عندما يتغير التعبير عن KLF15. استخدمنا تحليل البروتينات SILAC-LC / MS للتعويض عن أوجه القصور هذه. توفر هذه التقنية معلومات عن جميع البروتينات التي يتغير تعبيرها عند التنظيم بواسطة KLF15 ، بما في ذلك البروتينات التي يتم تنظيمها بشكل مباشر بواسطة KLF15 والبروتينات التي يتم تنظيمها بشكل غير مباشر أو تعديلها بعد الترجمة. تمت تربية HRMCs باستخدام SILAC ، وتم التعبير عن KLF15 بشكل مفرط في الخلايا من خلال تعداء البلازميد. تم جمع البروتينات لاكتشاف LC / MS ، وتم الحصول على 1357 بروتين معبر تفاضليًا. كشفت تحليلات GO والمسار أن بعض البروتينات المعبر عنها تفاضليًا كانت متورطة في الانتشار. تم تقاطع بيانات الجين والبروتين. تمت إزالة الجينات التي لا تتعلق بغرض البحث والجينات التي لم يتم تنظيمها بشكل مباشر بواسطة KLF15 ؛ في النهاية ، تم فحص 52 جينًا. من بين هؤلاء ، تم اختيار الجينات الخمسة ذات الاختلافات التعبيرية الأكثر وضوحًا والتي كانت الأكثر ارتباطًا بالانتشار. بالنظر إلى النتائج المجمعة لتحليل المسار ، وتحليل التعبير SUMO1 و KLF15 في تكاثر HRMCs و ChlP-PCR ومقايسات مراسل ثنائي لوسيفيراز ، تم اختيار البروتين SUMO1 باعتباره الجين المستهدف لـ KLF15.
بالإضافة إلى يوبيكويتين ، يتم تحديد أعداد متزايدة من بروتينات UBL ، 3637 بما في ذلك SUMO ، 38 السلائف العصبية المعبر عنها بالخلايا ، 8 (NEDD8) 3940 والجين المحفز للإنترفيرون 15 (ISG15) ، 41. تنظم هذه البروتينات المعدلة بقوة مجموعة متنوعة من العمليات البيولوجية. إن الإضافة التساهمية لـ SUMO إلى الركائز ، والتي يطلق عليها SUMOylation ، هي تعديل لاحق للترجمة يشارك في سلسلة من العمليات الخلوية ، بما في ذلك النقل النووي الخلوي ، وتنظيم النسخ ، وموت الخلايا المبرمج ، والتحكم في استقرار البروتين ، واستجابات الإجهاد ، وتطور دورة الخلية. مرتبط بمخلفات الليسين المستقبلة لركائز البروتين التي تحتوي على تسلسل إجماعي ويساهم في تنظيم تفاعلات البروتين والبروتين بالإضافة إلى التقسيم الخلوي واستقرار البروتين. لذلك ، جنبًا إلى جنب مع تقرير الأدبيات ونتائج الفحص والتحليل الشاملة ، ركزنا على كيفية تنظيم KLF15 تأثير SUMO1 على تكاثر خلايا ميسانجيل.
لتحديد ركائز SUMO1 ، أجرينا تحليل شبكة SUMO1 باستخدام قاعدة بيانات IPA وبرنامج SUMOsp. بالاقتران مع الأبحاث المنشورة حول P53 ، اقترحت بيانات الفحص الأولية الخاصة بنا أن P53 هو جزيء المصب من SUMO1 مع تسلسل SUMOylation YKxD / E. أظهرت الدراسات السابقة أن P53 كان ركيزة من SUMOylation ، 45 وتقارن P53 SUMO1 المحسّن عزز استقرار ونشاط P53 و se-nescence المستحث. SUMO 1- P53 و P53 ، مما يشير إلى أن P53 كان عبارة عن ركيزة SUMOylation لـ SUMO1.
تشير الدلائل المستجدة إلى أن ارتباط SUMOylation ونزع SUMOylation يلعبان دورًا في العديد من أمراض اعتلال الكلى ، مثل خلل تكوين الكلى وسرطان الكلى ومرض الكبيبات وموت الخلايا المبرمج في الخلايا وارتفاع توتر النخاع الكلوي وإصابة الكلى الحادة وتحصي الكلية. 7-51 لتوضيح العلاقة بين KLF15 و SUMO1 و P53 SUMOylation وتكاثر MC ، أجرينا سلسلة من علاجات تعداء الخلايا على الخلايا التي خضعت للانتشار الناجم عن PDGF-BB. أدى الإفراط في التعبير عن KLF15 إلى تنظيم تعبير SUMO1 ، في حين أن الإفراط في التعبير عن SUMO1 لم يؤثر على التعبير عن KLF15. زاد التعبير المفرط عن KLF15 أو SUMO1 من SUMOylation لـ P53 وأدى إلى تكاثر الخلايا الناجم عن PDGF-BB. عندما تم تثبيط التعبير عن SUMO1 ، تم أيضًا تثبيط ارتباط SUMOylation لـ P53 ، وفقد KLF15 تأثيره العدائي على تكاثر الخلايا. في الجسم الحي. زاد تكاثر MCs تدريجياً مع تفاقم التهاب الكلية التكاثري المسراق ، بينما انخفض التعبير عن KLF15 و SUMO1 و P53 بشكل ملحوظ. بالنظر إلى الملاحظات المتكاملة في الخلايا والأنسجة ، نستنتج مبدئيًا أن KLF15 ينظم ارتباط SUMOylation لـ P53 من خلال SUMO1 ، وبالتالي يمنع تكاثر MC.

5. الاستنتاجات
أشارت بعض الدراسات إلى أن KLF15 يلعب دورًا مهمًا في تنظيم تكاثر MCs. في هذا العمل ، استكشفنا آليات قمع انتشار MC بوساطة عامل النسخ هذا. حددنا SUMO1 باعتباره الهدف الأساسي لـ KLF15 في MCs عبر تحليلات المعلوماتية الحيوية التي تتضمن ChIP-Seq و SILAC-LC / MS. علاوة على ذلك ، بمساعدة قاعدة بيانات IPA وبرنامج SUMOsp ، قررنا أن P53 كان ركيزة مباشرة لـ SUMO1. أكدت التجارب في المختبر وفي الجسم الحي أن KLF15 يمكن أن يعزز التعبير عن SUMO1 و SUMOylation لـ P53 ثم يمنع تكاثر MCs (الشكل S2). تساهم هذه النتائج في فهم الدور التنظيمي لـ KLF15 في انتشار MC وتوفر أساسًا نظريًا لإيجاد علاجات جديدة لأمراض الكلى المرتبطة بتكاثر MC.






