ZBTB46 作为剪切敏感转录因子,通过细胞周期蛋白的基因表达调控抑制内皮细胞增殖

ZBTB46 作为剪切敏感转录因子,通过细胞周期蛋白的基因表达调控抑制内皮细胞增殖

ZBTB46(也称为 BTBD4、zDC、BZEL、RINZF 和 ZNF340)是 BTB-ZF 家族转录抑制因子,被认为是一种免疫系统内经典树突状细胞(cDC)的标志物。ZBTB46 在静止的 cDC 中表达,并响应 TLR4 的激活而下调。虽然在脾血管系统的内皮细胞(ECs)中也发现了 ZBTB46 表达,但尚未研究其在 ECs 中的作用。



已知剪切应力也会影响 EC 基因表达,包括调节 EC 增殖如 NFκB,AP1,EGR1,KLF2,和 KLF4 等重要的转录因子,并通过调控细胞周期蛋白如 CDKN1A(p21cip1)和视网膜母细胞瘤蛋白(Rb)磷酸化来调节细胞周期。

因此,美国埃默里大学医学院心脏病学系、佐治亚理工学院生物医学工程系的研究团队进行了相关研究,探讨了 ZBTB46 是否受剪应力调节,以及 ZBTB46 表达水平是否影响 EC 在剪切应力下的增殖。虽然EC增殖是发育过程中的一个关键过程,正常 EC 增殖的严重破坏与具有复杂脉管系统的生物(如人类或小鼠)的生命不相容,更细微的 EC 增殖调节异常在许多疾病过程中发挥重要作用,如动脉粥样硬化、肺动脉高压、移植血管病变、新生内膜增生和支架内再狭窄。


对于剪切应力实验,在 100mm 培养皿中,使用锥板剪切装置,在稳定层流剪切力(LS, 15 dyn/cm2)或振荡剪切力(OS,±5 dyn/cm2)条件下进行 2 天的剪切实验。



由于 BTBD/POZ-ZF 家族其他成员的转录因子已经被证明是一种转录抑制因子并影响细胞增殖,因此,该团队假设 ZBTB46 参与了 ECs 的静止状态,其下调是 EC 增殖所必需的。为了验证这个假设,首先检测了 ZBTB46 在体内静止的 ECs 和增殖的 ECs 中是否差异表达。由于扰动的血流(以低剪切应力和振荡剪切应力为特征)是体内和体外 EC 激活的已知刺激因素,因此,在小鼠模型中使用了一种已建立的诱导扰动血流的既定方法。

结果发现,小鼠颈总动脉中的静止的 ECs 表达了 ZBTB46 的基线水平,其在暴露于扰动流动的部分结扎的颈总动脉中的活化 ECs 中显着下调。通过第二个模型对长期暴露在稳定层流剪切区和扰动流区的 EC 进行比较,进一步证实了这一点。



已知剪切应力通过多种机制影响内皮细胞。因此,使用已建立的锥板模型在体外进一步证实了剪切应力对调节 ECs 中 ZBTB46 的影响。应该指出的是,剪切应力对 EC 基因调控的许多影响都受到剪切应力大小、剪切速率、脉动和剪切力暴露时间范围的影响。这些剪切应力参数对 ZBTB46 表达的影响需要进一步研究。该研究中在体外使用的 OS 与 LS 条件下,观察到 ZBTB46 表达的变化幅度与体内变化幅度大致相关,这表明体外实验参数是研究剪切应力对 ZBTB46 表达影响的一个可接受的起点。


接下来,实验研究了 ZBTB46 是否影响不同剪应力处理下 EC 增殖的变化。结果表明,与 OS 相比,暴露于 LS 条件下抑制了 EC 的增殖,但是当 ZBTB46 被 siRNA 下调时,LS 对 EC 增殖的这种抑制作用被挽救了。另一方面,在 OS 条件下,腺病毒过表达 ZBTB46 降低了 EC 的增殖。这些结果表明,ZBTB46 在 EC 增殖过程中起着重要的剪切应力调控作用。



总之,该实验已经确定了一种新的流量敏感转录因子,它可以抑制 EC 增殖,因此可能有助于参与多种疾病的潜在机制。EC 增殖在许多疾病过程中起着重要作用,例如动脉粥样硬化、肺动脉高压、术后新生内膜增生等。重要的是,动脉粥样硬化病变倾向于发生在血流紊乱的区域,之前已经表明,在动物模型中,血流紊乱会加速动脉粥样硬化。最近,在药物洗脱生物可吸收血管支架植入后,暴露于干扰流中的 ECs 已被证明有助于新内膜增殖。因此,ZBTB46 可能在扰动血流介导的动脉粥样硬化和支架内再狭窄中发挥作用。未来需要进一步的研究来调查 ZBTB46 在特定病理条件下的潜在作用以及它是否可以作为一种靶向治疗方式。



参考文献:Wang Y, Sun HY, Kumar S, Puerta MDM, Jo H, Rezvan A. ZBTB46 is a shear-sensitive transcription factor inhibiting endothelial cell proliferation via gene expression regulation of cell cycle proteins. Lab Invest. 2019 Mar;99(3):305-318. doi: 10.1038/s41374-018-0060-5. Epub 2018 Jun 8. PMID: 29884909; PMCID: PMC6286701.
原文链接:https://pubmed-ncbi-nlm-nih-gov.proxy.library.carleton.ca/29884909/


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