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Redox. Biol.|巨噬细胞p300介导的p65Lys310乙酰化揭示小檗碱抗炎新机制

时间:2023-10-24 来源: 浏览:

Redox. Biol.|巨噬细胞p300介导的p65Lys310乙酰化揭示小檗碱抗炎新机制

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大家好,今天分享的文献是发表在 Redox Biology 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 1BBR 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 RAW264.7BMDM 细胞在 5 μ M BBR 作用 24 h 后能够使炎症因子 (IL-1 β、 MCP-1TNF- 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 BBRLPS 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 RAW264.7BMDM 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 2BBR 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, 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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