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组织蛋白酶B(cathepsin B,CTSB)是溶酶体半胱氨酸蛋白酶家族成员之一,参与调节天然免疫应答、细胞外基质降解、炎症应答和细胞凋亡等多种细胞生物学功能,与癌症在内的多种疾病相关。蛋白质的巯基亚硝基化(S-nitrosylation)修饰是由蛋白质的半胱氨酸残基的巯基和NO(一氧化氮,nitric oxide)反应形成的一种蛋白质翻译后修饰,已被发现能够调控广泛的细胞信号通路。在本研究中,我们使用NO供体硝普钠(SNP)处理内皮细胞后提取细胞蛋白,通过生物素转换法(biotin-switch)结合液相二级质谱(LC-MS/MS)技术发现CTSB第319位半胱氨酸残基(Cys319)能够发生巯基亚硝基化修饰。我们进一步通过SNP处理以及Cys319位点突变的CTSB质粒转染等实验确证了这一发生巯基亚硝基化修饰位点。在Ang II(血管紧张素II,angiotensin II)刺激的内皮细胞中,同样发现CTSB的Cys319位点发生巯基亚硝基化修饰。CTSB的巯基亚硝基化修饰能够介导Ang II诱导的内皮细胞NLRP3炎症小体活化以及细胞衰老。机制研究发现,Ang II能够促进内皮细胞中iNOS(诱导型一氧化氮合酶,inducible nitric oxide synthase)的表达,使用1400W抑制iNOS活性能够抑制由Ang II引起的CTSB的巯基亚硝基化修饰。A-to-I RNA编辑(adenosine-to-inosine RNA editing),一种RNA转录后修饰,是指腺苷脱氨产生肌苷(adenosine-to-inosine)的RNA编辑,受到ADAR酶(adenosine deaminase acting on RNA)的调控。RNA编辑可以导致RNA结构变化,密码子或剪接位点的改变。本研究发现CTSB的mRNA3’UTR(3’非编码区,3’untranslated region)区存在Alu元件(2189-2472 bp)。通过克隆测序实验发现Ang II处理能够显著增加内皮细胞中CTSB mRNA3’UTR区Alu元件A-to-I RNA编辑率;使用1400W抑制iNOS活性或通过小干扰RNA(siRNA)干扰ADAR1表达均能够抑制AngII诱导的这一作用。进一步研究发现:AngII刺激的内皮细胞中,ADAR1的表达升高,并且ADAR1从细胞核转位到细胞浆。而使用1400W抑制iNOS活性能够逆转由AngII诱导的ADAR1表达水平上调以及CTSB mRNA A-to-I RNA编辑率增加。有趣的是,我们还发现CTSB的巯基亚硝基化修饰可以调节其自身mRNA的A-to-I RNA编辑,在Cys319位点突变的CTSB质粒转染的内皮细胞中,CTSB的巯基亚硝基化修饰被抑制,AngII促进ADAR1表达及提高CTSB mRNA A-to-I RNA编辑率的作用均被逆转。以上结果提示,CTSB的巯基亚硝基化修饰可能通过调节ADAR1的表达来介导AngII诱导的CTSB mRNA A-to-I RNA编辑率增加。在收集的临床主动脉夹层患者和遗体捐献者的正常主动脉血管组织中,我们发现ADAR1蛋白在主动脉夹层病人的主动脉血管组织中的表达升高,CTSB的mRNA 3’UTR区Alu元件中的A-to-I RNA编辑率在主动脉夹层患者的主动脉血管组织中显著增加。提示CTSB mRNA A-to-I RNA编辑可能参与了血管功能障碍。综上所述,本研究揭示了在内皮细胞中,Ang II通过上调iNOS诱导CTSB在Cys319位点发生巯基亚硝基化修饰,CTSB的巯基亚硝基化修饰能够增加Ang II诱导的内皮细胞NLRP3炎症小体活化以及细胞衰老。此外,CTSB的巯基亚硝基化修饰还介导了AngII刺激下ADAR1的表达上调及ADAR1诱导的CTSB mRNA A-to-I RNA编辑。