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血管内皮细胞(VECs)是排列在血管内壁的单层细胞,它介于血管腔中流动的血液与血管壁间的交界面,直接与血液接触。VECs在血管屏障、凝血、炎症、血管生成和血管收缩等血管生物学过程中发挥重要的作用。细胞凋亡,也称为程序化细胞死亡,在应激压力下调节细胞稳态和死亡中发挥重要的作用。细胞凋亡是VECs一种主要损伤形式,可以导致血管壁的炎症,并且与动脉粥样硬化、高血压、糖尿病和血栓等疾病相关。自噬通过特异性的降解和回收受损的细胞器与错误折叠的蛋白质维持细胞内平衡。细胞凋亡和细胞自噬是两个进化上保守的维持VECs稳态平衡的过程,但是关于VECs中凋亡和自噬调控的具体分子机制有待深入研究。Homeobox containing 1(HMBOX1)首先从人胰腺cDNA文库中鉴定和分离,最初被认为是一个转录抑制因子。接下来的研究表明,HMBOX1通过降低干扰素-γ的产生和负调控NKG2D/DAP10信号通路从而抑制NK细胞的活化。此外,HMBOX1通过特异性的与端粒重复序列结合从而参与端粒酶依赖以及ALT细胞中端粒长度的维持。最近的研究表明,HMBOX1作为miR-222的下一游靶基因,在心肌细胞的表型调控过程中发挥重要的作用。我们课题组之前的研究发现HMBOX1在小分子化合物6-氨基-2,3-二氢-3-羟甲基-6-氨基-1,4-苯并噁嗪(ABO)诱导的间充质干细胞(BMSCs)和胚胎干细胞(ESCs)分化成VECs的过程中必不可少,但是HMBOX1在VECs中的功能尚不明确。在本论文的研究中,我们发现HMBOX1在人脐静脉内皮细胞(HUVECs)的细胞质中大量分布。在HUVECs中,下调HMBOX1诱导细胞凋亡并且抑制细胞自噬,上调HMBOX1能够抑制去血清去生长因子所诱导的细胞凋亡并且促进细胞自噬。为了阐明HMBOX1发挥功能的具体分子机制,我们利用酵母双杂交技术筛选人肝脏cDNA文库,发现金属硫蛋白2A(MT2A)是HMBOX1的相互作用蛋白,并且利用免疫共沉淀技术进行了验证。此外,上调HMBOX1提高细胞内游离zinc离子浓度,下调MT2A则HMBOX1不能提高细胞内游离zinc离子浓度。特异性zinc离子螯合剂TPEN能够抵消HMBOX1的抑制凋亡和促进自噬作用。总之,在HUVECs中,HMBOX1通过和MT2A相互作用调控细胞内游离zinc离子浓度,进而调控细胞凋亡和自噬。此外,为了阐明HMBOX1在小鼠体内血管内皮细胞功能维持中的作用,我们利用TALEN技术构建了 HMBOX1全身性基因敲除小鼠,我们的研究发现HMBOX1参与小鼠主动脉内皮细胞功能的维持,HMBOX1缺失使小鼠主动脉内皮细胞在受到LPS刺激时凋亡增加而自噬降低。HMBOX1对于HUVECs的存活必不可少,但是HMBOX1的上游表达调控机制尚不清楚。我们课题组之前的研究发现小分子化合物ABO直接靶向膜联蛋白A7(ANXA7),并且抑制ANXA7的GTPase活性。除此之外,ANXA7和HMBOX1都参与到HUVEC自噬和凋亡过程中。但是ANXA7在HMBOX1表达调控中的作用还不明确。在本论文的研究中,我们发现ABO可以通过抑制ANXA7的GTPase活性从而提高HMBOX1的翻译水平。在ANXA7缺失的HUVECs中,ABO不能提高HMBOX1的蛋白水平。我们之前的研究发现ABO可以通过抑制ANXA7的GTPase酶活性从而促进长非编码RNA TGFB2重叠转录本1(TGFB2-OT1)的表达,在本论文中,我们发现TGFB2-OT1通过提高LARP1的水平进而促进HMBOX1翻译。此外,HMBOX1蛋白水平在oxLDL处理的HUVECs和载脂蛋白E缺失(apoE-/-)小鼠的动脉斑块内皮中都发生明显的下降,而ABO处理可以在体内和体外逆转HMBOX1水平的下降。总之,ANXA7是HMBOX1的内源性调节因子,以小分子化合物ABO为工具,抑制ANXA7的GTPase活性可以通过增强TGFB2-OT1的表达进而促进HMBOX1翻译。此外,我们的研究表明,HMBOX1可能是动脉粥样硬化新的诊断标记和治疗靶点。