Elucidating the role of ATF6α as a critical pro-fibrogenic transcription factor in Hepatic Stellate Cells

阐明 ATF6α 作为肝星状细胞中关键的促纤维化转录因子的作用

基本信息

项目摘要

Cirrhosis is a global health crisis that develops in response to chronic liver injury. Liver injury activates Hepatic Stellate Cells (HSCs) which differentiate into fibrogenic myofibroblasts. Fibrogenic HSCs produce and secrete vast amounts of matrix proteins that deposit into the extracellular space leading to fibrosis, and if unchecked, cirrhosis. While fibrosis is reversible upon removal of injurious stimuli, no therapies effectively promote fibrosis regression. Production of matrix proteins by fibrogenic HSCs leads to excess proteins in the endoplasmic reticulum (ER), placing stress on the ER. ER stress initiates the Unfolded Protein Response (UPR), a signaling cascade allowing HSCs to adapt to increased protein load and facilitate efficient protein folding and secretion. If ER stress is unresolved, UPR signaling switches from adaptive to pro-apoptotic. We propose that targeting mechanisms facilitating HSC adaptation to ER stress would promote HSC apoptosis and limit fibrogenesis, leading to fibrosis regression in vivo. Preliminary data shows that Activating Transcription Factor 6α (ATF6α), a transcription factor and effector of the UPR, is crucial for HSC activation and survival in vitro and fibrogenesis in vivo; however, the mechanisms underlying this role are unknown. RNAseq performed on ATF6αΔ/Δ HSCs isolated from mice following 4 weeks of CCl4 injection revealed dysregulation of genes involved in ossificaiton, protein degradation, apoptotic signaling, chromatin remodeling, and cellular response to starvation compared to HSCs isolated from WT mice. We hypothesize that ATF6α activates profibrogenic transcriptional programs to promote adaption of fibrogenic HSCs to ER stress and HSC survival. Aim 1 will investigate the role of the ATF6α-regulated genes involved in ossification identified by our RNAseq on HSCs isolated from mice with CCl4-induced fibrosis. We will additionally use RNAseq/ATACseq to understand the short-term transcriptional impact of ATF6α deletion in HSCs. These analyses will reveal ATF6α-dependent changes in the transcriptional and chromatin landscapes that drive fibrogenesis. Aim 2 will study how ATF6α promotes HSC survival through ER-phagy: selective autophagic degradation of the ER. ER- phagy is critical for secretory cell survival but its role in HSCs and fibrogenesis is unknown. We show that ER- phagic flux increases in activated HSCs. Furthermore, ER-phagy receptors are upregulated in cirrhotic livers and activated HSCs, and this upregulation is ATF6α-dependent. Aim 2 will study how ER-phagy maintains ER function and promotes HSC survival to drive fibrogenesis, how ATF6α promotes ER-phagic flux in activated HSCs, and the mechanisms by which key ER-phagy receptors target unfolded and misfolded proteins for degradation. Together, the proposed studies will establish ATF6α as a key profibrotic transcription factor in HSCs, provide insight into fibrogenic transcription regulated by ATF6α during fibrogenesis, and identify a critical pro-fibrogenic role for ER-phagy. These studies will help lay the groundwork for my initial R01 application, facilitating my transition from K01 recipient to independent investigator.
肝硬化是因慢性肝损伤激活肝脏而发生的全球健康危机。 星状细胞 (HSC) 分化为纤维原性肌成纤维细胞,产生并分泌纤维原性 HSC。 大量的基质蛋白沉积到细胞外空间,导致纤维化,如果不加以控制, 虽然纤维化在去除有害刺激后是可逆的,但没有任何疗法可以有效促进纤维化。 纤维化 HSC 产生基质蛋白导致内质中蛋白过多。 网状结构 (ER),对 ER 施加压力会启动未折叠蛋白反应 (UPR),这是一种信号传导。 级联使 HSC 能够适应增加的蛋白质负载并促进有效的蛋白质折叠和分泌。 如果 ER 应激未得到解决,UPR 信号传导会从适应性转变为促凋亡。 促进 HSC 适应 ER 应激的机制将促进 HSC 凋亡并限制 纤维化,导致体内纤维化消退。初步数据表明,激活转录。 因子 6α (ATF6α) 是一种转录因子和 UPR 效应子,对于 HSC 的激活和存活至关重要。 体外和体内纤维发生;然而,RNAseq 的作用机制尚不清楚。 注射 CCl4 4 周后,从小鼠体内分离出的 ATF6αΔ/Δ HSC 发现基因失调 参与骨化、蛋白质降解、细胞凋亡信号传导、染色质重塑和细胞反应 与从 WT 小鼠中分离的 HSC 相比,我们勇敢地说 ATF6α 会被激活。 促纤维化转录程序促进纤维化 HSC 适应 ER 应激和 HSC 目标 1 将研究我们确定的参与骨化的 ATF6α 调节基因的作用。 对从 CCl4 诱导的纤维化小鼠中分离出的 HSC 进行 RNAseq 我们还将使用 RNAseq/ATACseq 来进行分析。 了解 HSC 中 ATF6α 缺失的短期转录影响。这些分析将揭示这一点。 ATF6α 依赖性的转录和染色质景观变化将驱动纤维发生。 研究 ATF6α 如何通过 ER 吞噬促进 HSC 存活:ER 的选择性自噬降解。 吞噬对于分泌细胞的存活至关重要,但其在 HSC 和纤维形成中的作用尚不清楚。 活化的 HSC 中的吞噬通量增加此外,肝硬化肝脏中的 ER 吞噬受体上调。 和激活的 HSC,这种上调依赖于 ATF6α,目标 2 将研究 ER 吞噬如何维持 ER。 功能并促进 HSC 存活以驱动纤维形成,ATF6α 如何促进活化的 ER 吞噬通量 HSC,以及关键 ER 吞噬受体靶向未折叠和错误折叠蛋白质的机制 总之,拟议的研究将确定 ATF6α 作为关键的促纤维化转录。 HSC 中的因子,深入了解纤维形成过程中 ATF6α 调节的纤维形成转录, 并确定内质网自噬的关键促纤维化作用,这些研究将有助于为我的研究奠定基础。 最初的 R01 申请,帮助我从 K01 接受者转变为独立研究者。

项目成果

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