Redox. Biol.|巨噬细胞p300介导的p65Lys310乙酰化揭示小檗碱抗炎新机制
Redox. Biol.|巨噬细胞p300介导的p65Lys310乙酰化揭示小檗碱抗炎新机制
gh_81699510287f
文献阅读交流
大家好,今天分享的文献是发表在
Redox Biology
的
Acetylation of p65
Lys310
by p300 in macrophages mediates
anti-inflammatory property of berberine
。该研究通过
乙酰化修饰组学
探索了
小檗碱
抗炎
的的分子机制,发现
小檗碱通过抑制
p65
Lys310
乙酰化调节炎症因子表达
。
研究背景:
小檗碱
(Berberine, BBR)
是一种从黄连根茎中分离出来的以异喹啉为结构基础的生物碱,其显著特征是通过
核因子κ
B (NF-κB)
信号通路发挥其抗炎活性,然而,
BBR
的具体抗炎机制仍需进一步研究。近年来,研究发现免疫细胞的乙酰化修饰能够调节促炎细胞因子的转录,从而在免疫调节作用中起着重要作用,提示
BBR
可能介导了巨噬细胞中蛋白乙酰化修饰,从而发挥其抗炎活性。因此本文通过比较
LPS
刺激的巨噬细胞在
BBR
处理后赖氨酸乙酰化修饰水平的变化,发现
BBR
诱导的
NF-
κ
B
亚基
p65
Lys310
位点乙酰化显著降低。进一步验证了
BBR
是通过降低组蛋白乙酰转移酶
p300
的活性使
p65
Lys310
乙酰化水平降低,从而在体外以及急性和慢性炎症状态下抑制巨噬细胞的炎症反应。
研究结果
1
:
BBR
改变巨噬细胞中总乙酰化赖氨酸水平
文章通过
PCR
确认了
LPS
刺激的
RAW264.7
和
BMDM
细胞在
5
μ
M BBR
作用
24 h
后能够使炎症因子
(IL-1
β、
MCP-1
和
TNF-
α
) mRNA
水平均显著降低。先前的报道表明,
巨噬细胞中炎症因子的表达与蛋白质乙酰化密切相关
。为了研究
BBR
对炎症因子抑制的具体作用机制,文章检测了
BBR
对
LPS
刺激的
RAW264.7
巨噬细胞和
BMDM
中泛乙酰化水平的影响,发现
LPS
刺激的
RAW264.7
和
BMDM
巨噬细胞中总泛乙酰化蛋白水平明显降低,而
BBR
能够逆转这种降低。
这些结果表明,
BBR
可以改变
LPS
诱导的巨噬细胞内蛋白的乙酰化水平,这可能与其抗炎作用密切相关(图一)。
图一
研究结果
2
:
BBR
能够降低
p65
Lys310
乙酰化,抑制
NF-
κ
B
活性
为了全面了解BBR调控的乙酰化蛋白质组,研究者对(con/LPS/LPS+BBR)的巨噬细胞进行了乙酰化修饰组学分析,共定量到1586个乙酰化修饰蛋白和3208个修饰位点。分析各组数据发现BBR改变了LPS刺激的巨噬细胞中蛋白乙酰化分布,作者关注到NF-κB蛋白复合物中RelA蛋白(p65)的K310与K122修饰水平发生了显著的改变,由于ac-p65
Lys310
(乙酰化p65
Lys310
)在炎症调节中具有重要作用,因此后续研究聚焦于p65
Lys310
乙酰化的动态变化及其功能。蛋白组数据表明在LPS诱导的巨噬细胞中,ac-p65
Lys310
表达水平显著升高,而在BBR后显著降低。通过分子生物学实验验证了这一现象,
这
表明BBR能够逆转LPS诱导的巨噬细胞中p65
Lys310
乙酰化水平升高。
Lys310位于p65的反式激活结构域,通过促进p65从细胞质向细胞核的易位调节NF-κB活性中起关键作用。为了进一步证实BBR对NF-κB活性的影响,研究者在体外分别检测核及胞浆ac-p65
Lys310
和p65的水平,与对照组相比,LPS诱导的ac-p65
Lys310
和p65的水平明显升高,而BBR处理则使其显著降低。
说明BBR通过下调巨噬细胞核ac-p65
Lys310
抑制p65从细胞质向细胞核的易位和NF-κb的活性(图二)。
图二
研究结果3:p65
Lys310
赖氨酸残基突变后,BBR失去了抗炎作用
为了进一步证实BBR是否通过抑制p65在Lys310位点的乙酰化发挥抗炎作用,构建了两个在RAW264.7细胞中有赖氨酸残基突变的细胞系。赖氨酸在310位点突变为精氨酸(K310R)代表了乙酰化的持续抑制。而赖氨酸突变为谷氨酰胺表示乙酰化持续升高(K310Q)。免疫荧光实验表明,BBR处理逆转了p65野生型细胞中LPS诱导的p65总荧光强度和p65核荧光强度的升高,而p65 K310突变后抑制了BBR处理引起的p65易位减弱。NF-κB的活性也呈现相似趋势,p65 K310Q和K310R消除了BBR处理导致的NF-κB活性降低。此外,在p65野生型细胞中,BBR处理显著降低了促炎因子 (IL-1β、MCP-1和TNF-α) 的表达,而在BBR处理的p65 K310Q和K310R细胞中,它们的水平没有发生显著改变。
以上结果表明小檗碱通过降低p65 K310的乙酰化修饰来抑制NF-κB活性,从而发挥抗炎作用。这一结果也在急性炎症和慢性炎症肥胖小鼠模型中加以验证(图三)。
图三
研究结果4: BBR通过调节p300的表达降低Lys310的乙酰化水平
由于乙酰化酶和去乙酰化酶影响p65的乙酰化水平,作者进一步通过分析乙酰化蛋白质组学中p65的PPI网络图来分析多种乙酰化酶和去乙酰化酶的变化,发现了p300是变化最剧烈的乙酰化酶之一,并通过生物学实验验证了BBR可以降低炎症发生时巨噬细胞p300表达的升高。通过IP实验研究BBR在体外调节p300与ac-p65
Lys310
结合中的作用,发现在LPS刺激的BMDM细胞中,BBR可以减弱p300对ac-p65
Lys310
的直接结合作用,这一部分研究结果表明BBR可以抑制p300活性,从而降低LPS诱导的巨噬细胞中ac-p65
Lys310
的表达。
图四
总结:本文通过结合乙酰化修饰组学和分子生物学实验证明了BBR通过下调p300的表达,降低p65
Lys310
的乙酰化水平,抑制NF-κB的易位和转录活性,从而逆转巨噬细胞的炎症反应。
撰稿:温宏涛
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