今天我们介绍的文献是长春中医药大学团队发表在J Adv Res期刊上的研究:
研究探究人参皂苷(Ginsenosides, GS)(中药成分)通过调节蛋白质乙酰化修饰(蛋白层面分子热点1),特别是通过抑制p300介导的SF3A2在赖氨酸10位点的乙酰化,来促进Fscn1的选择性剪接(RNA层面分子热点2),增强线粒体呼吸作用(亚细胞器功能),从而对抗心肌缺血/再灌注(I/R)损伤(研究疾病)的潜在机制。
研究的作用信号轴为:人参皂苷Rb2通过抑制p300-SF3A2乙酰化轴,促进Fscn1的选择性剪接,增强线粒体呼吸作用,保护心肌细胞。
研究团队首先通过4D标记自由乙酰化组学分析,筛选出人参皂苷预处理下调的剪接体蛋白乙酰化水平,进而识别SF3A2乙酰化在赖氨酸10位点的下调作为潜在的靶点;随后,通过免疫共沉淀实验、免疫荧光染色和线粒体呼吸测量等方法,检测了人参皂苷或单体对乙酰化蛋白水平和线粒体功能的影响;然后利用RNA测序、位点特异性突变和shRNA干扰等技术探索人参皂苷乙酰化修饰的下游靶标;最后通过细胞热移位分析和表面等离子共振技术鉴定人参皂苷与靶蛋白的结合。
下面我们还是通过问题梳理研究逻辑:
1)研究如何确定SF3A2作为人参皂苷的作用靶点?
研究通过4D标记自由乙酰化组学分析,鉴定了在正常、缺氧葡萄糖剥夺(OGD)或OGD/再灌注条件下,人参皂苷预处理对心肌细胞中乙酰化蛋白质水平的调节作用。分析发现剪接体蛋白的乙酰化水平受到人参皂苷预处理的抑制,其中SF3A2在赖氨酸10位点(K10)的乙酰化显著下降,被识别为人参皂苷的潜在作用靶点。
2)研究如何验证人参皂苷或单体对SF3A2乙酰化蛋白水平的影响?
研究首先利用Western blot检测了人参皂苷预处理对SF3A2在赖氨酸10位点(K10)乙酰化水平的影响,结果显示人参皂苷预处理能够显著减少H9c2细胞和原代心肌细胞中SF3A2 K10位点的乙酰化;此外,研究还通过dot blot和免疫印迹实验验证了特异性SF3A2 (K10) 抗体的效价和特异性,进一步通过免疫共沉淀(co-IP)分析和免疫荧光共定位分析,证实了人参皂苷预处理能够减弱SF3A2与乙酰化赖氨酸的结合,并抑制了SF3A2与乙酰化赖氨酸在细胞核的共定位。
3)SF3A2如何调控Fscn1的选择性剪接?
研究通过RNA测序分析发现人参皂苷Rb2能够促进与线粒体功能相关的基因的选择性剪接,其中Fscn1(肌动蛋白束蛋白1)的表达水平显著上调。研究团队进一步证实Fscn1的选择性剪接对人参皂苷Rb2介导的线粒体功能的促进作用至关重要:人参皂苷Rb2通过抑制SF3A2在K10位点的乙酰化,影响了Fscn1的剪接模式,进而增强了线粒体呼吸作用,对抗心肌缺血/再灌注损伤。此外,当SF3A2的K10位点发生突变时,人参皂苷Rb2对Fscn1 mRNA表达的上调作用受到阻碍,表明人参皂苷Rb2对Fscn1选择性剪接的调控依赖于SF3A2的乙酰化状态。
4)Fscn1的选择性剪接与线粒体呼吸作用和心肌细胞是什么关系?
研究结果表明,Fscn1的选择性剪接与线粒体呼吸作用和心肌细胞的保护密切相关。Fscn1是一种肌动蛋白束蛋白,通过重塑线粒体肌动蛋白丝和调节线粒体DNA的稳态来促进代谢应激抵抗。在心肌细胞中,Fscn1的选择性剪接形式变化与人参皂苷Rb2预处理相关,暗示了Fscn1的选择性剪接与人参皂苷Rb2介导的心肌保护之间存在直接联系。此外,Fscn1的敲低阻断了人参皂苷Rb2增强线粒体呼吸作用的效果,表明Fscn1的选择性剪接是SF3A2乙酰化和线粒体功能之间的关键联系,对保护心肌细胞免受缺血/再灌注损伤具有重要作用。因此,Fscn1的选择性剪接通过调节线粒体功能,对心肌细胞的存活和功能维护至关重要。
5)研究中哪些实验方法值得重点参考学习?
抗乙酰化(Ac)-K10的SF3A2抗体的产生:
该方法涉及设计和合成包含SF3A2蛋白K10位点的抗原肽,通过免疫新西兰大白兔产生特异性抗体,并通过ELISA、Western blot等方法进行验证。这种方法对于研究特定蛋白质的翻译后修饰(如乙酰化)具有重要意义,因为它允许研究者检测和定量特定乙酰化位点的蛋白质表达。
细胞热移位分析(Cellular Thermal Shift Assay):
这种方法通过测定蛋白质在不同温度下的热稳定性来评估蛋白质与小分子的相互作用。在本研究中,通过这种分析证实了人参皂苷Rb2与p300蛋白的直接相互作用,为揭示人参皂苷Rb2的作用机制提供了重要信息。
表面等离子共振分析(Surface Plasmon Resonance, SPR):
SPR是一种实时监测生物分子相互作用的先进技术,可以提供关于结合亲和力、动力学参数和热力学参数的详细信息。在本研究中,SPR用于分析人参皂苷Rb2与p300的结合亲和力和动力学,从而证实了人参皂苷Rb2直接抑制p300活性的假设。
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