محور کلیوی YY1-KIM1-DR5 روند پیشرفت آسیب حاد کلیه را تنظیم می‌کند

آسیب حاد کلیه (آسیب حاد کلیه، AKI) هر ساله در بیش از 10 میلیون نفر در سراسر جهان تشخیص داده می شود که باعث مرگ حدود 1.7 میلیون نفر می شود و زندگی و سلامت افراد را به طور جدی تهدید می کند [1، 2]. ایسکمی خونرسانی مجدد و انسداد مجرای ادرار ناشی از عمل بالینی از علل مهم آسیب حاد کلیه هستند[3]. آسیب حاد کلیه نیز ممکن است با استفاده از داروهای متعدد، مانند داروهای ضد التهابی ایجاد شود [4]. آسیب حاد کلیه اغلب منجر به افزایش ماتریکس خارج سلولی، آتروفی توبولار کلیوی و مرگ سلولی می شود که منجر به اختلال عملکرد کلیوی و آسیب غیرقابل برگشت به کلیه می شود که باعث بیماری مزمن کلیوی CKD می شود [5] و در نهایت به مرحله نهایی بیماری کلیوی تبدیل می شود. خطر ابتلا به بیماری مزمن کلیه در بیماران مبتلا به آسیب حاد کلیوی 8 برابر افراد سالم و خطر مرگ به هر علتی 2 برابر افراد سالم است[6]. آسیب حاد کلیه دارای نرخ مرگ و میر بالایی است که سلامت انسان را به طور جدی تهدید می کند. با این حال، پاتوژنز پیچیده است و هیچ استراتژی درمان دارویی موثری وجود ندارد [7، 8]. برای انجام تحقیقات در مورد اهداف کلیدی درمانی و طراحی داروهای درمانی بر این اساس، تحقیقات اساسی مهم و تحول بالینی اهمیت دارد.

برای بیماری کلیوی عصاره cistanche tubulosa را کلیک کنید

در 17 ژوئیه 2023، پروفسور ژنگ لینگ از دانشگاه ووهان، به همراه پروفسور هوانگ کان و استادیار چن هونگ از دانشکده داروسازی Tongji، دانشگاه علم و فناوری Huazhong، مقاله ای تحت عنوان "A renal YY{2}}KIM منتشر کردند. 1-محور DR5 پیشرفت کلیه حاد را تنظیم می‌کند" در Nature Communications. تحقیقات "آسیب" مکانیسم عملکرد مولکول آسیب کلیه KIM1 را در آسیب حاد کلیه نشان می دهد و پپتیدهای متضاد را از طریق اهداف مداخله طراحی می کند.

مولکول آسیب کلیوی KIM1 یک گلیکوپروتئین گذرنده است که عمدتاً در کلیه بیان می شود و سطح بیان آن در شرایط فیزیولوژیکی پایین است[9]. بنابراین، توسط FDA به عنوان یک نشانگر زیستی اولیه برای بیماری های مختلف کلیوی تایید شده است [10]. علاوه بر این، از آنجایی که KIM1 در سلول‌های اپیتلیال بیان می‌شود، می‌تواند واسطه انتقال سیگنال‌های خارج سلولی مختلف و تأثیرات مختلف باشد و گزارش شده است که در فعالیت‌های مختلف فیزیولوژیکی و پاتولوژیک مانند تهاجم ویروس، پاسخ ایمنی، آسیب بافتی و ترمیم و توسعه تومور [11، 12]. مولکول KIM1 چه نقشی در ایجاد آسیب حاد کلیه ایفا می کند؟ مکانیسم اثر مولکولی خاص چیست؟ آیا مهار KIM1 و مولکول های موثر پایین دست آن می تواند به عنوان درمانی برای آسیب حاد کلیه استفاده شود؟ چگونه داروهای درمان آسیب حاد کلیه را بر این اساس طراحی کنیم؟ این سلسله مسائل مهم علمی هنوز نیاز به تحقیق بیشتری دارد.

یک نمودار ساده از ساختار KIM1 در زیر نشان داده شده است (شکل 1a). محققان دریافتند که KIM1 به طور قابل توجهی در مدل AKI تنظیم شده است (شکل 1b-d). در سلول های اپیتلیال توبولار کلیوی که بیش از حد KIM1 را بیان می کنند، تحریک با سیس پلاتین می تواند آپوپتوز ناشی از سیس پلاتین و تنظیم دگرگونی عوامل التهابی را افزایش دهد. ناک اوت KIM1 می تواند آپوپتوز ناشی از سیس پلاتین را کاهش داده و از بیان عوامل التهابی جلوگیری کند (شکل 1e-h). مطالعات بیشتر نشان داد که بیان بیش از حد KIM1 باعث افزایش شکست پلی-ADP-ریبوز پلیمراز 1 (پلی-ADP-ریبوز پلیمراز 1، PARP1) ناشی از سیس پلاتین و افزایش آپوپتوز می شود. ناک اوت KIM1 از برش PARP1 و فسفوریلاسیون p53 ناشی از سیس پلاتین جلوگیری می کند (شکل 1i-j). نتایج فوق در مجموع نشان می دهد که KIM1 ممکن است با ترویج آپوپتوز بر آسیب سلولی ناشی از سیس پلاتین تأثیر بگذارد.

شکل 1 KIM1 به طور قابل توجهی تنظیم مثبت شد و پاسخ های التهابی و آپوپتوز را پس از AKI تشدید کرد.

آزمایش‌های Co-IP و FRET ثابت کردند که بین KIM1 و DR5 اتصال وجود دارد، و اتصال بین KIM1 و DR5 در شرایط آسیب افزایش می‌یابد (شکل 2a-d). DR5 به طور قابل توجهی پس از آسیب کلیوی تنظیم مثبت شد و یک هم‌محلی واضح با KIM1 داشت (شکل 2e,f). نابودی DR5 در برابر آپوپتوز ناشی از سیس پلاتین که توسط KIM1 تشدید می شود محافظت می شود (شکل 2g). بیان بیش از حد KIM1 باعث الیگومریزاسیون DR5 ناشی از سیس پلاتین می شود که به عنوان سیگنال FRET افزایش یافته آشکار می شود. در حالی که ناک داون KIM1 الیگومریزاسیون DR5 ناشی از سیس پلاتین را مهار می کند، که با کاهش سیگنال FRET آشکار می شود (شکل h, i). نتایج الکتروفورز ژل غیردناتوره کننده نشان داد که تحت تحریک سیس پلاتین، بیان بیش از حد KIM1 باعث ایجاد الیگومرهای با وزن مولکولی بالا DR5 (الیگومرهای مرتبه بالا) شد و شکست KIM1 از تشکیل DR5 با وزن مولکولی بالا جلوگیری کرد. j، k). مطالعات بیشتر نشان داد که KIM1 می تواند به طول کامل DR5، DR5ΔTMH، و DR5ΔCytD متصل شود، اما نه به DR5ΔECD، که نشان می دهد ECD بخش کلیدی برای DR5 برای اتصال KIM1 است (شکل 2l). در همان زمان، برش های مربوط به KIM (Ig V، Mucin، TM به علاوه CytD) و طول کامل DR5 بیش از حد بیان شد، و بخش KIM1 Ig V بخش کلیدی برای اتصال آن به DR5 بود. . پیشنهاد می شود که KIM1 الیگومریزاسیون DR5 را تحت تحریک سیس پلاتین ترویج می کند.

شکل 2 KIM1 به DR5 متصل می شود و الیگومریزاسیون آن را ترویج می کند

در مدل موش AKI القا شده با سیس پلاتین، موش‌های Kim1 Kim1 (Kim1Ksp-KO) دارای سطوح کراتینین سرم و نیتروژن اوره خون کمتری نسبت به موش‌های WT بودند و ریزش سلول‌های اپیتلیال لوله‌های کلیوی و اتساع لومن کاهش یافت. نشان داد که موش های Kim1Ksp-KO آسیب کمتری داشتند (شکل 3a-c). ناک اوت خاص کلیه از Kim1 فعال شدن کاسپاز 3، 8 و 9 را مهار کرد (شکل 3d)، که نشان می دهد مسیر سیگنالینگ پایین دست DR5 مهار شده است. رنگ‌آمیزی تونل مثبت موش‌های Kim1Ksp-KO به طور قابل‌توجهی در مقایسه با موش‌های WT کاهش یافت (شکل 3e)، که نشان می‌دهد که Kim1 knockdown آپوپتوز ناشی از سیس پلاتین را در سطح موش کاهش می‌دهد. به طور همزمان، ناک اوت خاص توبول Kim1 از تشکیل الیگومرهای با وزن مولکولی بالا DR5 جلوگیری کرد (شکل 3f). بعلاوه، همین نتیجه در مدل موش AKI القا شده با biIRI به دست آمد، یعنی ناک اوت خاص توبول Kim1 با مهار سیگنال دهی آپوپتوتیک پایین دست DR5، آسیب کلیه ناشی از biIRI را کاهش داد (شکل 3g-l). این نتایج نشان می دهد که ناک اوت خاص توبول Kim1 AKI ناشی از خونرسانی مجدد سیس پلاتین و ایسکمی را کاهش می دهد.

شکل 3 ناک اوت خاص توبول کلیوی Kim1 AKI ناشی از سیس پلاتین و ایسکمی خونرسانی مجدد را تسکین می دهد.

برای محل اتصال بین KIM1 و DR5، AlphaFold2 و Human KIM{3}}DR5 PPI برای غربالگری پپتیدهای آنتاگونیست استفاده شد و با تأیید سلولی، پپتید آنتاگونیست P2 به دست آمد (شکل 4a, b). P2 می تواند بیان مولکول های مرتبط با آسیب و فعال شدن کاسپاز 3، 8 و 9 ناشی از سیس پلاتین را مهار کند و بیان مولکول های ضد آپوپتوتیک را تقویت کند (شکل 4c، d). مطالعات بیشتر نشان داد که P2 با برچسب FAM 5'(6) به خوبی با KIM1 و DR5 در یک مدل موش AKI القا شده با سیس پلاتین (شکل 4e) محلی سازی شد. در مدل حیوانی AKI ناشی از سیس پلاتین، تزریق P2 به ورید دم به طور قابل توجهی عملکرد کلیه را بهبود بخشید و در عین حال آسیب پاتولوژیک کلیه را بهبود بخشید (شکل 4f-h). P2 به طور قابل توجهی از فعال سازی کاسپاز 3، 8، 9 ناشی از سیس پلاتین جلوگیری کرد و آپوپتوز ناشی از سیس پلاتین را بهبود بخشید (شکل 4i، j). نتایج Co-IP در بافت کلیه نشان داد که P2 می تواند اتصال KIM1 به DR5 را تحت تحریک سیس پلاتین مسدود کند (شکل 4k). نتایج فوق نشان داد که تحت آسیب سیس پلاتین، P2 می تواند به محل تعامل بین KIM1 و DR5 برسد، ترکیب KIM1 و DR5 را مسدود کند، در نتیجه آپوپتوز را مهار کرده و AKI را بهبود بخشد.

شکل 4 آنتاگونیست پپتید P2 با تعامل KIM{2}}DR5 برای کاهش آسیب حاد کلیه تداخل دارد.

شکل 5 محور YY1-KIM1-DR5 توسعه AKI و استراتژی‌های درمانی بالقوه را ترویج می‌کند.

نتیجه گیری مقاله و بحث، الهام، و چشم انداز

به طور خلاصه، این مطالعه از پایگاه داده پیش‌بینی فاکتور رونویسی، همراه با روش‌های پروتئومیکس، برای آشکار کردن شبکه تنظیمی بالادست و مولکول‌های موثر پایین‌دست KIM1 در وضعیت آسیب کلیوی استفاده کرد و برای اولین بار پیشنهاد کرد که "YY{{1} محور }KIM1-DR5" ممکن است در AKI نقش مهمی ایفا کند (شکل 5). تحت شرایط فیزیولوژیکی، YY1 سطح بالایی را حفظ می کند و به عنوان یک سرکوب کننده رونویسی برای KIM1 عمل می کند. در این زمان، سطح بیان KIM1 پایین است. در حالت آسیب کلیوی، YY1 کاهش می یابد، سرکوب رونویسی آن از KIM1 تا حدی آزاد می شود، و سطح KIM1 تنظیم می شود. KIM1 با تنظیم بالا به DR5، یک مولکول کلیدی که آپوپتوز را تنظیم می‌کند، الیگومریزاسیون آن را ترویج می‌کند، واکنش آبشار کاسپاز را فعال می‌کند، آپوپتوز را القا می‌کند و AKI را تشدید می‌کند.

این مطالعه یک ایده جدید و یک هدف جدید برای درمان AKI ارائه می دهد. با ساخت موش Kim1 ناک اوت مخصوص توبول کلیه (Kim1Ksp-KO)، مشخص شد که ناک اوت Kim1 می تواند الیگومریزاسیون DR5 را مهار کند، آپوپتوز را مهار کند و AKI را بهبود بخشد. یک سیستم غربالگری پپتید متضاد با استفاده از AlphaFold2 ساخته شد و پپتیدهای بازدارنده خاص به دست آمد. پپتید آنتاگونیست P2 برهمکنش KIM1-DR5 را مسدود می‌کند و P2 می‌تواند ترکیب KIM1-DR5 را در سطح حیوانی مسدود کند و AKI را بهبود بخشد.