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circRNA HECW2通过调控ATG5以非自噬的作用途径参与内皮间质转化(EndoMT)

Engagement of circular RNA HECW2 in the nonautophagic role of ATG5 implicated in the endothelial-mesenchymal transition

发表期刊: Autophagy

影响因子: 8.593

发表单位: 东南大学医学院

 

研究背景

 

血脑屏障(BBB)完整性的破坏涉及药物滥用和其他脑部疾病;然而,造成BBB完整性损害的机制尚不清楚。在这种病理状态下,脑微血管内皮细胞失去保护作用,导致BBB损伤。内皮细胞向间质细胞转化(EndoMT)是内皮细胞(ECs)去分化为间充质细胞的动态过程,因此失去了其特定的表型和功能。然而,很少有研究报道EndoMT在药物滥用期间BBB损伤和广泛的神经炎症情况中的潜在作用。

 

已知几类非编码RNA参与调节生理和病理过程,包括神经发育和可塑性,阿尔茨海默病,心脏衰老、肥大和衰竭以及细胞生长。如miRNA参与许多中枢神经系统病理学,circRNA在大脑中高表达,并参与多种脑部疾病。然而,关于circHECW2是否参与EndoMT仍然未知,需要更广泛的研究。

 

研究方法

 

本研究利用miRNA芯片分析以鉴定用甲基苯丙胺(Meth)处理的人脑微血管内皮细胞(HBMECs)的细胞功能调节中的特定miRNA。结果发现miR-30d的下调在用Meth或脂多糖(LPS)处理的HBMECs中均得到验证。因此,作者考虑通过生信分析的方法预测确定miR-30d的潜在靶标,并进一步了解miR-30d是否在EndoMT中发挥作用。

 

材料:人脑微血管内皮细胞(HBMECs),小鼠模型
技术路线:

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研究发现

 

本研究中作者首先分析了参与血脑屏障完整性相关的EndoMT转变过程的相关miRNA,基于芯片筛选后,发现在甲基苯丙胺(Meth)或细菌脂多糖(LPS)刺激的HBMECs细胞模型中,miR-30d显著下调,通过小鼠体内显微注射海马区验证了体内相关性。表明miR-30d下调与HBMECs细胞的EndoMT转变相关。

基于生物信息学预测分析及荧光素酶报告实验验证,发现miR-30d靶向ATG5 的3’UTR区。miR-30d过表达将导致ATG5蛋白的下降,反之则增加。体外EndoMT模型也证明药物(低浓度LPS、Meth)刺激后会导致ATG5的上调,但所选的实验条件并不激活自噬通路。

接下来,后续细胞实验及体内动物模型实验表明药物刺激干扰ATG5的表达后会产生典型的EndoMT变化,表明ATG5在EndoMT过程中确实发挥重要作用。

动物模型体内过表达miR-30d以及其他验证试验结果表明,ATG5与EndoMT的转变行为相关,表明miR-30d-ATG5 轴参与调控EndoMT过程。

在探索调控miR-30d的可能通路中利用生物信息预测分析找到了circHECW2,实验验证表明circHECW2可以通过竞争性结合miR-30d,增加ATG5的累积,以促进EndoMT过程。

已知NOTCH1/Notch1信号通路参与EndoMT在心脏ECs和肾纤维化中的作用,为了确认该通路是否参与circHECW2-MIR30D-ATG5轴调控的EndoMT,研究者开展了一系列验证实验,结果表明circHECW2充当内源miR-30d的海绵调节NOTCH1信号。

 

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图 NOTCH1途径参与circHECW2-miR-30d-ATG5轴调控的EndoMT

研究结论

本研究结果表明circHECW2可通过竞争性结合miR-30d促进ATG5的表达,ATG5以非自噬的作用途径影响EndoMT过程。这些研究结果为理解ATG5在Meth或LPS诱导的EndoMT中的非经典作用提供了新的线索,并提供了关于circHECW2在药物滥用和广泛的神经炎症相关疾病的EndoMT过程中脑血管损伤的潜在新治疗策略。

 

参考文献

Yang L, Han B, Zhang Y, et al. Engagement of circular RNA HECW2 in the nonautophagic role of ATG5 implicated in the endothelial-mesenchymal transition.[J]. Autophagy, 2017:1.

文章:联川生物

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