KLF4与组蛋白修饰酶协同调控血管平滑肌细胞特异基因表达的分子机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31671182
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1101.循环与血液生理
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Cell-type-specific gene expression in eukaryotes depends on the interaction of transcription factors with enhancers/promoters, and methylation and acetylation of histones are also required for cell-type-specific gene expression. We have demonstrated that transcription factor KLF4 can bind to TCE element on the enhancer/promoter of VSMC-specific genes, simultaneously, KLF4 recruits histone acetyltransferase p300 to these enhancers/promoters to acetylate histone H3. However, the following issues remain unknown: (i) When KLF4 recognizes the enhancer/promoter of VSMC-specific genes, whether it can also recruit histone methyltransferases; (ii) What are the histone modification patterns that underlie VSMC-specific gene activation; (iii) Whether there is a co-dependency between the methylation and acetylation of histones. In order to explore these problems, in present study, we shall investigate whether the methylation of histones on active enhancers/promoters of VSMC-specific genes depends on KLF4, determine subunits of MLL/Set1 complexes that interact with KLF4 and methylate histone H3, define the histone modification patterns that underlie VSMC-specific gene activation, as well as explore the relationship between the methylation and acetylation of histones, elucidate the alteration in the interaction of KLF4 with subunits of MLL/Set1 complexes in vascular remodeling. Our study will uncover a novel mechanism whereby KLF4 modulates vascular homeostasis and remodeling.
细胞类型特异基因的表达依赖于转录因子与增强子/启动子的相互作用以及增强子/启动子区的组蛋白甲基化和乙酰化。我们证实,KLF4在与血管平滑肌细胞(VSMC)特异基因增强子/启动子结合的同时,将组蛋白乙酰转移酶p300募集到该类基因的增强子/启动子上对组蛋白H3进行乙酰化。但目前尚不清楚①KLF4在识别VSMC特异基因增强子/启动子的同时,是否也能募集组蛋白甲基转移酶;②VSMC特异基因激活所依赖的组蛋白修饰谱型;③组蛋白甲基化与乙酰化之间是否存在依存关系。为弄清这些问题,本项目研究VSMC特异基因增强子/启动子区的组蛋白甲基化是否依赖于KLF4,确定KLF4通过与甲基转移酶MLL/Set1中的哪个亚基结合而对其发挥募集作用;明确VSMC特异基因激活所依赖的组蛋白修饰谱型及两种修饰的依存关系;阐明KLF4与MLL/Set1相互作用的改变与血管重构的关系,提出血管稳态与重构的新机制。

结项摘要

血管平滑肌细胞(VSMC)通过表达SM α-actin和SM22α等VSMC特异基因使细胞处于分化表型;当血管受损时,VSMC通过下调其特异基因表达而发生表型转化,VSMC表型转化是血管重构性疾病的先决条件。研究表明,VSMC特异基因表达除取决于KLF4和myocardin等转录因子对VSMC特异基因的激活外,组蛋白修饰也起着必不可少的作用。然而,目前尚不清楚①KLF4 如何协同调节VSMC特异基因表达和组蛋白修饰;②伴随α-actin表达所产生的circACTA2在VSMC表型转化中的作用;以及③受KLF4调控的其他蛋白质是否参与VSMC表型转化过程。本项目对这些尚待解决的科学问题进行研究。我们发现,KLF4分子中的C末端DNA结合结构域通过与p300或 MLL/Set1复合物中的催化亚基结合,介导MLL/Set1和p300对α-actin启动子区的H3K4和H3K27进行甲基化和乙酰化修饰,H3K4甲基化和H3K27乙酰化修饰是TGF-β诱导VSMC分化所必需的。TGF-β介导的 NRG-1-ICD 在促进α-actin基因转录过程中可形成circACTA2。circACTA2通过吸附miR-548f-5p,解除其对α-actin基因表达的阻抑,促进α-actin表达和VSMC分化。发表该论文的同期杂志刊登了题为《平滑肌分化调控形成完整的环路》的述评文章,指出该研究在平滑肌分化调控机制方面所做出的原创性发现,对该成果的临床意义进行了评论。我们还发现,除VSMC特异基因外,NMHC IIA表达也受KLF4的调节。KLF4负调控NMHC IIA表达,后者通过调节细胞骨架组构参与VSMC分化表型的维持。此外,我们的研究还发现,circACTA2 通过与 CDK4 mRNA 竞争性结合 ILF3使CDK4 mRNA与 ILF3 结合减少,CDK4 mRNA因稳定性降低而使其蛋白水平下调,进而导致细胞周期阻滞和细胞衰老。本项目还对在心血管功能调节中发挥重要作用的KLF5和KLF3进行了研究,部分揭示了KLF5和KLF3在VSMC自噬和炎症反应中的作用及其机制。本研究为防治血管重构性疾病提供了新靶点,对研发抗血管重构新型药物具有重要指导意义。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Tanshinone ⅡA inhibits VSMC inflammation and proliferation in vivo and in vitro by downregulating miR-712-5p expression
丹参酮∅A通过下调miR-712-5p表达抑制体内外VSMC炎症和增殖
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Eur J Pharmacol
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Qin Y;Zheng B;Yang GS;Zhou J;Yang HJ;Nie ZY;Wang TR;Zhang XH;Zhao HY;Shi JH;Wen JK
  • 通讯作者:
    Wen JK
A Novel Regulatory Mechanism of Smooth Muscle α-Actin Expression by NRG-1/circACTA2/miR-548f-5p Axis
NRG-1/circACTA2/miR-548f-5p 轴调节平滑肌 α-肌动蛋白表达的新机制。
  • DOI:
    10.1161/circresaha.117.311441
  • 发表时间:
    2017-09-01
  • 期刊:
    CIRCULATION RESEARCH
  • 影响因子:
    20.1
  • 作者:
    Sun, Yan;Yang, Zhan;Wen, Jin-kun
  • 通讯作者:
    Wen, Jin-kun
Klf5 down-regulation induces vascular senescence through eIF5a depletion and mitochondrial fission
Klf5 下调通过 eIF5a 耗竭和线粒体裂变诱导血管衰老
  • DOI:
    10.1371/journal.pbio.3000808
  • 发表时间:
    2020-08-01
  • 期刊:
    PLOS BIOLOGY
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Ma, Dong;Zheng, Bin;Wen, Jin-kun
  • 通讯作者:
    Wen, Jin-kun
Oxidative Stress Induces Neuronal Apoptosis Through Suppressing Transcription Factor EB Phosphorylation at Ser467
氧化应激通过抑制转录因子 EB Ser467 磷酸化诱导神经细胞凋亡
  • DOI:
    10.1159/000489198
  • 发表时间:
    2018-01-01
  • 期刊:
    CELLULAR PHYSIOLOGY AND BIOCHEMISTRY
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Su, Qian;Zheng, Bin;Liu, Zhi-xue
  • 通讯作者:
    Liu, Zhi-xue
Salvia miltiorrhiza-Derived Sal-miR-58 Induces Autophagy and Attenuates Inflammation in Vascular Smooth Muscle Cells
丹参衍生的 Sal-miR-58 诱导血管平滑肌细胞自噬并减轻炎症
  • DOI:
    10.1016/j.omtn.2020.06.015
  • 发表时间:
    2020-09-04
  • 期刊:
    MOLECULAR THERAPY-NUCLEIC ACIDS
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Qin, Yan;Zheng, Bin;Wen, Jin-kun
  • 通讯作者:
    Wen, Jin-kun

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其他文献

Hhlim促进DMSO诱导的P19细胞向心
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    郑斌;温进坤;韩梅
  • 通讯作者:
    韩梅
旋覆花素抑制内皮剥脱诱导血管炎
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    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙启玉;孟方;韩梅;温进坤
  • 通讯作者:
    温进坤
hhLIM的表达及其在F肌动蛋白交联
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑斌;温进坤;史建红;韩梅
  • 通讯作者:
    韩梅
高血脂对内皮剥脱术后血管炎症反
  • DOI:
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    --
  • 期刊:
    中国老年学杂志,2007,27(3):220-222
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋利强;韩梅;温进坤
  • 通讯作者:
    温进坤
AP-1与STAT5相互作用协同调节血
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国生物化学与分子生物学报,2006,22(6):465-469
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    韩梅;温进坤;聂磊
  • 通讯作者:
    聂磊

其他文献

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NRG-1-ICD在转录和转录后水平协同调节α-actin表达的分子机制
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触发血管平滑肌细胞表型转化的信号传导网络及交谈机制
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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