فصل 2: فاکتور 15 شبه Krϋppel، تکثیر سلول های مزانژیال گلومرولی کلیه را از طریق تقویت کنژوگه P53 SUMO1 سرکوب می کند.
May 12, 2022
برای اطلاعات بیشتر. مخاطبtina.xiang@wecistanche.com
3 نتیجه
3.1|غربالگری ژنهای اتصالدهنده KLF15-از طریق ChIP-Seq در MCهای گلومرولی اولیه کلیه
برای شناسایی ژن های شریک اتصال مستقیم KLF15، آنالیز ChlP-Seq را انجام دادیم و در نهایت 2478 ژن را غربال کردیم. تجزیه و تحلیل GO این ژن ها از طریق ابزار موجود در وب سایت www.uniprot.org (شکل 1A, B) عبارات عملکرد مولکولی مرتبط با ژن 1941، اصطلاحات اجزای سلولی مربوط به 1662 ژن و اصطلاحات فرآیند بیولوژیکی مربوط به 1766 ژن را نشان داد. از آنجایی که هدف ما این بود که بفهمیم KLF15 چگونه بر MC ها تأثیر می گذارد، ما روی ژن های مرتبط با فرآیند سلولی تمرکز کردیم. در میان 1315 ژن مرتبط با فرآیند سلولی، 74 ژن برای شرکت در فرآیندهای چرخه سلولی یافت شد. به طور خاص، این ژن ها در چرخه سلولی میتوزی، انتقال فاز چرخه سلولی و سایر فرآیندها شرکت کردند (شکل 1C، D). علاوه بر این، ما ژنهای دخیل در رشد را تجزیه و تحلیل کردیم و دریافتیم که آنها با رشد تکاملی، رشد سلولی و سایر انواع رشد مرتبط هستند (شکل 1E).

3.2|غربالگری ژنهای تنظیمشده متفاوت در KLF15-با بیان بیش از حد سلولهای گلومرولی کلیوی با استفاده از SILAC و LC/MS
تجزیه و تحلیل SILAC و LC/MS HRMC هایی که KLF15 را بیش از حد بیان می کنند در مقایسه با سلول های والدین منجر به شناسایی 1357 پروتئین شد. ما از DAVID و IPA برای به دست آوردن دامنه های GO و مسیرهای غنی شده پروتئین های کمی شناسایی شده توسط SILAC استفاده کردیم. جالب توجه است که عبارات مرتبط با عملکرد بیولوژیکی بسیاری از پروتئین ها در میان 30 اصطلاح غنی شده GO برتر بودند، از جمله تنظیم فرآیند متابولیک اسید آمینه سلولی، کمپلکس پروتئازوم، اتصال به پروتئین، و اصطلاحات رونویسی و ترجمه، که همه آنها ارتباط نزدیکی با ubiquitination (شکل 2A). شکل 2B 30 عبارت برتر مسیر غنی شده را نشان می دهد. چندین اصطلاح فرآیند بیولوژیکی، از جمله اصطلاحات پروتئازوم و بیماری های عصبی، نیز با یوبی کوئیتیناسیون مرتبط بودند.

برای اطلاع در مورد کلیک کنیدسیستانچبرای فروش با جزئیات
3.3|تجزیه و تحلیل بیوانفورماتیک ژنهای متصل شونده KLF{2}} که به طور بالقوه با تکثیر MC گلومرولی کلیه مرتبط هستند
برای کشف ژنهای اتصال KLF{0}}که به طور بالقوه مرتبط هستندگلومرولی کلیهتکثیر MC، ما یک تجزیه و تحلیل بیوانفورماتیک از دادههای ChiP-Seq و دادههای SILAC-LC/MS انجام دادیم. پنجاه و دو ژن غربالگری شدند (جدول 2 و شکل 2C) و پنج مورد از این ژن ها شامل SUMO1، فاکتور مهار کننده مهاجرت ماکروفاژها (MIF)، فاکتور شروع یوکاریوتی (EIF)، فاکتور رشد شبه انسولین (IGF) و رتیکولوکالبین (RCN) ) از نزدیک مرتبط بودندتکثیر سلولی. از آنجایی که GO و تجزیه و تحلیل مسیر پروتئینهای بیان شده متفاوت نشان میدهد که ژنهای غربالشده عمدتاً با فرآیند یوبیکوئیتینسازی مرتبط هستند، به این نتیجه رسیدیم که SUMO1، عضوی از خانواده پروتئینهای شبه یوبیکوئیتین (UBL)، در اصلاحات پس از ترجمه مشابه شرکت میکند. ubiquitination به عنوان ژن هدف KLF15.
شواهد فزاینده ای نشان می دهد که HG یکی از عوامل اصلی ایجاد نفروپاتی دیابتی است و باعث افزایش تکثیر MC و افزایش سنتز ماتریکس در شرایط آزمایشگاهی می شود.25 مطالعه قبلی نشان داده است که PDGF-BB برای تکثیر MC قبل از توسعه ضروری است. پس از تأیید اینکه MCs توسط HG یا PDGF-BB در شرایط آزمایشگاهی تحریک شده اند، ما تغییراتی را در بیان KLF15 و SUMO1 در RNA و پروتئین تشخیص دادیم.
سطوح و دریافتند که این مولکول ها روندهای مشابهی دارند (شکل 2D-l). در نهایت، ما SUMO1 را به عنوان ژن هدف KLF15 تعیین کردیم.

3.4|KLF15 بیان ژن SUMO{4}} را با اتصال به ناحیه پروموتر 16 جفت باز CACCCA-SUMO{7}} و موتیف غنی از C به علاوه A تنظیم می کند.
ما از مجموعه MEME (http://meme-suite.org/tools/meme) برای مشخص کردن موتیفهای اتصال KLF15-۵۲ ژن غربالشده از دادههای ChlP-Seq KLF15 استفاده کردیم و موتیف اتصال KLF را شناسایی کردیم. (شکل 3A). علاوه بر این، ما بیش از هزار پایه در بالادست پروموتر SUMO1 را تجزیه و تحلیل کردیم و دریافتیم که KLF15 می تواند یک توالی 16 جفت باز (نوکلئوتیدها -205~-199) را تشخیص دهد و به آن متصل شود. CACCCA- (شکل 3B).ChIP-PCR تایید کرد که KLF15 به پروموتر SUMO1 متصل است، و نتایج بیانگر به طور قابل توجهی بیان بالاتر SUMO1 در گروه آنتی بادی ضد KLF15 نسبت به گروه کنترل پس زمینه را نشان داد (شکل 3C).
علاوه بر این، ما یک سنجش گزارشگر لوسیفراز دوگانه را برای تأیید رابطه هدفگیری بین SUMO1 و KLF15 انجام دادیم. گروه پروموتر SUMO1 نوع وحشی فعالیت لوسیفراز بالاتری نسبت به وکتور pGL3 و گروههای جهش یافته در HRMCs نشان داد و فعالیت به طور قابل توجهی با بیان بیش از حد KLF15 افزایش یافت. افزایش فعالیت لوسیفراز با ترانسفکشن با پلاسمید بیان کننده ناحیه پروموتر جهش یافته معکوس شد (شکل 3D). روی هم رفته، این داده ها نشان می دهد که SUMO1 یک هدف رونویسی مستقیم از KLF15 است.



3.5|غربالگری P53 به عنوان بستر SUMOylation SUMO1
تغییرات SUMO به طور گسترده ای تغییرات پس از ترجمه در یوکاریوت ها بیان می شود. ترکیب برگشت پذیر این تغییرات به پروتئین های سوبسترا نیز به عنوان SUMOylation شناخته می شود که نقش مهمی در تنظیم عملکرد پروتئین های هدف ایفا می کند و بیشتر در فرآیندهای بیولوژیکی مختلف مانند حمل و نقل نوکلئوسیتوپلاسمی، تنظیم رونویسی، آپوپتوز، تثبیت پروتئین، پاسخ های استرس و شرکت می کند. پیشرفت چرخه سلولی.27 برای بررسی مولکول های سیگنال دهی پایین دستی که مستقیماً توسط SUMO1 کونژوگه شده اند، یک تحلیل شبکه ای از SUMO1 را با استفاده از پایگاه داده IPA انجام دادیم و داده ها نشان داد که SUMO1 می تواند مستقیماً با P53، APP، JUN و AKT، در میان سایر موارد، ترکیب شود. پروتئین ها (شکل 4A-C). ما در ابتدا P53 را به عنوان یک مولکول پایین دستی SUMO1 انتخاب کردیم زیرا این یک پروتئین شناخته شده است که ارتباط نزدیکی با تکثیر سلولی دارد. شکل 4D). برای تعیین اینکه آیا P53 واقعاً توسط SUMOylation اصلاح شده است یا خیر، ما HRMC ها را با یک پلاسمید بیان بیش از حد SUMO1 یا siRNA SUMO1 به طور موقت ترانسفکت کردیم. هم نتایج IP و هم وسترن بلات روندهایی را در تغییرات بیان SUMO1-P53 و P53 نشان دادند که با تغییرات سازگار بود. در SUMO1 (شکل 4E-J). این داده ها نشان می دهد که P53 یک بستر SUMOylation از SUMO1 است.


3.6 |KLF15 با ترویج بیان SUMO1 و SUMOylation P53 از تکثیر MC جلوگیری می کند.
برای ایجاد تنظیم SUMOylation P53 و تکثیر MC توسط KLF15 و SUMO1، ما با بیان KLF15 یا SUMO1 در HRMC ها مداخله کردیم و HRMCs را با PDGF-BB درمان کردیم. در میان HRMC های تیمار شده با PDGF-BB، سلول های ترانسفکت شده با پلاسمید بیان بیش از حد KLF15 بیان بیشتری از SUMO1-P53، P53، KLF15 و SUMO1 نسبت به سلول های ترانسفکت شده با پلاسمید کنترل KLF15 نشان دادند. همان تغییرات در SUMO{15}}P53، P53 و SUMO1 در سلول های ترانسفکت شده با پلاسمید با بیان بیش از حد SUMO1 یافت شد، در حالی که بیان KLF15 در این سلول ها بدون تغییر بود (شکل 5A-F). PDGF-BB یکی از موثرترین فاکتورهای رشد MCs است که تاکنون شرح داده شده است، و پاسخ تکثیری HRMCs به PDGF-BB مشاهده شد. همانطور که در شکل 5G، H نشان داده شده است، درصد سلول های مثبت EdU به طور قابل توجهی با تجویز PDGF-BB نوترکیب افزایش یافت. نتایج رنگآمیزی EdU نشان داد که هر دو بیان بیش از حد KLF15 و SUMO1 تکثیر سلولی ناشی از PDGF-BB را مهار میکنند (شکل 5G، H).

برای به دست آوردن بینش بیشتر در مورد نقش KLF15 و SUMO1 در تکثیر HRMCs، ما سلول ها را تنها با SUMO1 siRNA ترانسفکت کردیم یا آنها را با SUMO1 siRNA و یک پلاسمید بیان بیش از حد KLF15 ترانسفکت کردیم. تنظیم پایین SUMO1 بر بیان KLF15 تأثیری نداشت، اما سطوح بیان SUMO1-P53 و P53 به وضوح پس از ترانسفکشن SUMO1 siRNA کاهش یافت (شکل 6A-C). علاوه بر این، زمانی که بیان SUMO1 مهار شد، سطوح بیان SUMO{15}P53 و P53 حتی در سلولهایی که KLF15 بیش از حد بیان میکنند نیز سرکوب شد (شکل 6D-F). سپس، تکثیر MC با استفاده از روش رنگآمیزی EdU مورد ارزیابی قرار گرفت. SUMO1 RNAi اثر پرولیفراتیو HRMCs PDGF-BBon را افزایش داد، و گروهی که با پلاسمید بیان بیش از حد KLF15 و SUMO1 siRNA هم ترانسفکت شده بودند، تعداد سلول های EdU مثبت بیشتری نسبت به گروهی که با پلاسمید بیان بیش از حد و توالی هیبریدی کنترل siRNA داشتند، داشتند (شکل 6) . بنابراین، نتیجه می گیریم که KLF15 با افزایش SUMOylation P53، تکثیر MC را سرکوب می کند.

3.7|بیان جهانی SUMO1 و P53 در MC های گلومرولی با تکثیر MC در نفریت Thy{4}} موش صحرایی همبستگی منفی دارد.
نفریت Anti-Thy1 یک مدل کلاسیک از گلومرولونفریت پرولیفراتیو مزانژیال خود محدود شده با فاز پرولیفراتیو و فاز بهبودی است. ما یک آنتی بادی Thy1 را به موشهای ویستار تزریق کردیم تا این مدل را ایجاد کنیم. هم نیتروژن اوره سرم و هم کراتینین هیچ تغییر قابل توجهی بین موش های کنترل و موش های مدل ندارند (شکل S1). تکثیر مزانژیال مشخص و تجمع ECM در طول فاز پرولیفراتیو (روزهای 5 و 7) در موشهای مدل مشاهده شد، و تعداد MCs در طول مرحله بهبودی در روز 10 کاهش یافت (شکل 7A). ما همچنین تغییرات بیانی را در نشانگر تکثیر سلولی PCNA توسط IHC شناسایی کردیم (شکل 7A، B). سطوح PCNA در روز 5 افزایش یافت، در روز 7 به اوج خود رسید و در روز 10 کاهش یافت (شکل 7F). تجزیه و تحلیل وسترن بلات نشان داد که بیان پروتئین P53، SUMO1 و KLF15 در گلومرول های جدا شده در گروه های مدل کمتر از گروه کنترل بود (شکل 7C، D)، مطابق با نتایج ایمونوهیستوشیمی (شکل 7E، F). این نتایج نشان میدهد که تکثیر غیر طبیعی MCs در موشهای مدل anti-Thy1 به بیان سطح پایین KLF15 و SUMO1 مربوط میشود. انتظار می رود تداخل با بیان این مولکول ها باعث کاهش فنوتیپ پاتولوژیک در موش ها شود.


4. بحث
راگلومرول هاواحدهای فیلتراسیون هستندکلیه. اختلال در عملکرد گلومرولی می تواند ناشی از آسیب شناسی اولیه گلومرولی یا ثانویه به بیماری های سیستمیک باشد. تغییرات مزانژیال به دنبال آسیب گلومرولی از جمله پرولیفراسیون MC ها و به دنبال آن تولید بیش از حد ECM (انبساط مزانژیال) و تولید شیمیکشنده برای سلولهای التهابی مشاهده شد. بنابراین، تعدیل پاسخ های MC، به ویژه تکثیر غیر طبیعی، یک رویکرد درمانی جدید است. KLF15 پروتئینی است که با اتصال به توالی های DNA خاص، نقش تنظیمی را به عنوان فاکتور رونویسی ایفا می کند. بسیاری از مطالعات گزارش کرده اند که KLF15 در تنظیم تکثیر سلولی نقش دارد. به عنوان مثال، مشخص شده است که KLF15 در مهار مسیرهای سیگنالینگ مرتبط با تکثیر MC شرکت می کند، اما ژن هدف مستقیم آن در ادبیات گزارش نشده است. بنابراین، این مطالعه عمدتاً شامل غربالگری مشترک سطوح رونویسی و ترجمه برای شناسایی ژن هدف مستقیم KLF15 بود.
KLF15 ژن های مختلف را در گونه های مختلف و در بافت ها و اندام های مختلف تنظیم می کند. در فرآیند تنظیم تکثیر MCs، KLF15 بر بیان ژنهای متعدد تأثیر میگذارد و در مسیرهای متعدد شرکت میکند. برای کشف ژنهای هدف مستقیم KLF15، ما از ChIP-Seg. Klein RH و همکارانش از ChlP-seq استفاده کردند. فن آوری برای مطالعه تنظیم KLF7 در تمایز سلول های اپیتلیال قرنیه. 33 Ying M و همکاران از این تکنیک برای مطالعه اثر مهاری KLF9 بر پرتوانی گلیوبلاستوما استفاده کردند. ما از ChP برای به دست آوردن قطعات DNA که مستقیماً با KLF15 متصل شده بودند، استفاده کردیم و پس از مقایسه و تجزیه و تحلیل با GenBank، 2478 ژن هدف احتمالی را غربال کردیم. از طریق GO و تجزیه و تحلیل مسیر، ما بسیاری از ژنهای هدف درگیر در چرخه سلولی و فرآیندهای تکثیر را شناسایی کردیم.
آزمایشهای ChlP-Seq برای تقویت سیگنال تشخیص نیاز به PCR دارند و درجاتی از سوگیری در طول فرآیند تقویت اجتنابناپذیر است. علاوه بر این، ChIP-Seq تنها ژن هایی را به دست می آورد که KLF15 می تواند به آنها متصل شود و تغییراتی را که در بیان این ژن ها هنگام تغییر بیان KLF15 رخ می دهد، نشان نمی دهد. ما از آنالیز پروتئومیکس SILAC-LC/MS برای جبران این کاستی ها استفاده کردیم. این تکنیک اطلاعاتی را در مورد تمام پروتئینهایی که بیان آنها با تنظیم KLF15 تغییر میکند، از جمله پروتئینهایی که مستقیماً توسط KLF15 تنظیم میشوند و پروتئینهایی که بهطور غیرمستقیم تنظیم یا پس از ترجمه اصلاح میشوند، ارائه میکند. HRMCs با استفاده از SILAC کشت داده شدند و KLF15 از طریق ترانسفکشن پلاسمید در سلول ها بیان شد. پروتئین ها برای تشخیص LC/MS جمع آوری شدند و 1357 پروتئین با بیان متفاوت به دست آمد. GO و تجزیه و تحلیل مسیر نشان داد که برخی از پروتئین های متفاوت بیان شده در یوبی کوئیتیناسیون نقش دارند. داده های ژن و پروتئین قطع شد. ژنهایی که به هدف تحقیق مرتبط نبودند و ژنهایی که مستقیماً توسط KLF15 تنظیم نمیشدند حذف شدند. در نهایت 52 ژن غربالگری شدند. از این میان، پنج ژن با آشکارترین تفاوت بیانی که بیشترین ارتباط را با تکثیر داشتند، انتخاب شدند. با توجه به نتایج ترکیبی از تجزیه و تحلیل مسیر، تجزیه و تحلیل بیان SUMO1 و KLF15 در HRMCs در حال تکثیر، ChlP-PCR و سنجش گزارشگر دوگانه لوسیفراز، پروتئین SUMO1 به عنوان ژن هدف KLF15 انتخاب شد.
علاوه بر یوبیکوئیتین، تعداد فزایندهای از پروتئینهای UBL، 3637 شامل SUMO، 38 سلول پیشساز عصبی بیانشده، 8(NEDD8)3940 با تنظیم پایین رشدی و ژن 15 (ISG15)، 41 تحریکشده با اینترفرون شناسایی میشوند. این پروتئین های اصلاح کننده به طور قدرتمندی انواع فرآیندهای بیولوژیکی را تنظیم می کنند. افزودن کووالانسی SUMO به بسترها، که SUMOylation نامیده می شود، یک اصلاح پس از ترجمه است که در یک سری از فرآیندهای سلولی، از جمله انتقال هسته ای-سیتوزولی، تنظیم رونویسی، آپوپتوز، کنترل پایداری پروتئین، پاسخ های استرس و پیشرفت چرخه سلولی نقش دارد. SUMO معمولاً به بقایای لیزین پذیرنده سوبستراهای پروتئینی متصل است که دارای یک توالی توافقی است و به تنظیم برهمکنش های پروتئین-پروتئین و همچنین به بخش بندی درون سلولی و پایداری پروتئین کمک می کند. بنابراین، همراه با گزارش ادبیات و نتایج غربالگری و تجزیه و تحلیل جامع، ما بر چگونگی تنظیم اثر SUMO1 بر تکثیر سلول های مزانژیال تمرکز کردیم.
برای شناسایی زیرلایه های SUMO1، با استفاده از پایگاه داده IPA و نرم افزار SUMOsp، تجزیه و تحلیل شبکه ای از SUMO1 را انجام دادیم. همراه با تحقیقات منتشر شده روی P53، داده های غربالگری اولیه ما P53 را به عنوان یک مولکول پایین دستی SUMO1 با توالی SUMOylation YKxD/E پیشنهاد کرد. مطالعات قبلی نشان دادهاند که P53 بستری از SUMOylation بود، 45 و ترکیب P53 SUMO1 افزایش یافته، ثبات و فعالیت P53 را ارتقاء داد و باعث پیری شد. SUMO{16}}P53 و P53، که نشان میدهد P53 یک بستر SUMOylation SUMO1 بود.
شواهد نوظهور نشان میدهد که SUMOylation و de-SUMOylation در بسیاری از بیماریهای نفروپاتیک، مانند دیسژنزیس کلیوی، کارسینوم کلیه، بیماری گلومرولی، آپوپتوز پودوسیت، و هیپرتونیک مدولای کلیه، آسیب حاد کلیه و نفرولیتیازیس نقش دارند.{1}} ارتباط بین KLF15، SUMO1، P53 SUMOylation و تکثیر MC، ما یک سری از درمان های ترانسفکشن را روی سلول هایی انجام دادیم که تحت تکثیر ناشی از PDGF-BB قرار گرفته بودند. بیان بیش از حد KLF15 بیان SUMO1 را تنظیم کرد، در حالی که بیان بیش از حد SUMO1 بر بیان KLF15 تأثیری نداشت. بیان بیش از حد KLF15 یا SUMO1 باعث افزایش SUMOylation P53 شد و با تکثیر سلولی ناشی از PDGF-BB مخالفت کرد. هنگامی که بیان SUMO1 مهار شد، SUMOylation P53 نیز مهار شد و KLF15 اثر آنتاگونیستی خود را بر تکثیر سلولی از دست داد. در داخل بدن تکثیر MC ها به تدریج با تشدید نفریت پرولیفراتیو مزانژیال افزایش یافت، در حالی که بیان KLF15، SUMO1 و P53 به طور قابل توجهی کاهش یافت. با در نظر گرفتن مشاهدات یکپارچه در سلولها و بافتها، ابتدا به این نتیجه رسیدیم که KLF15 SUMOylation P53 را از طریق SUMO1 تنظیم میکند و در نتیجه از تکثیر MC جلوگیری میکند.

5. نتیجه گیری ها
برخی از مطالعات نشان داده اند که KLF15 نقش مهمی در تنظیم تکثیر MC ها دارد. در این کار، ما مکانیسمهای سرکوب تکثیر MC را با واسطه این عامل رونویسی بررسی کردیم. ما SUMO1 را به عنوان هدف اولیه KLF15 در MC ها از طریق تجزیه و تحلیل بیوانفورماتیک شامل ChIP-Seq و SILAC-LC/MS شناسایی کردیم. علاوه بر این، با کمک پایگاه داده IPA و نرم افزار SUMOsp، ما تعیین کردیم که P53 یک بستر مستقیم از SUMO1 است. آزمایشهای in vitro و in vivo تأیید کردند که KLF15 میتواند بیان SUMO1 و SUMOylation P53 را تقویت کند و سپس از تکثیر MCs جلوگیری کند (شکل S2). این نتایج به درک نقش تنظیمی KLF15 در تکثیر MC کمک می کند و یک مبنای نظری برای یافتن درمان های جدید برای بیماری های کلیوی مرتبط با تکثیر MC فراهم می کند.






