在組織受到損傷(比如外傷)的情況下,間質細胞(Mesenchymal)通過分泌胞外基質(extracellular matrix)促進組織修復。這一過程受到TGF-b調節。正常情況下,TGF-b的信號會隨著組織的慢慢修復而逐漸下調,最終使間質細胞分泌基質的能力下調到正常水平。而在組織病變的情況下,局部TGF-b的表達量如果始終維持較高的水平,就會不斷誘導間質細胞分泌大量的胞外基質,最終造成組織器官的纖維化。臨床上纖維化也是組織器官病變的主要形式之一,比如常見的肝硬化,肺纖維化等等。在最新的一項研究中,來自德國Erlangen-Nuremberg大學的J?rg H W Distler研究組發現了一種孤兒核受體 -NR4A1在負向調節TGF-B信號傳遞過程中的作用,相關研究成果發表在最近一期的《Nature Medicine》雜志上。
TGF-b上調NR4A1的表達。首先,作者比較了健康人與患有系統性纖維化(systemic sclerosis)的患者病變樣本中的NR4A1表達量的差異。結果顯示,患者的樣本中NR4A1的表達量要高于正常樣本。隨后,作者人為地利用TGF-b刺激人皮膚成纖維細胞,結果顯示,短時間的TGF-b刺激能夠明顯上調NR4A1的表達量。另外,組成型過表達TGF-b受體的小鼠平均NR4A1的表達量要高于對照組小鼠。隨后,作者利用RNAi的技術證明了TGF-b引起NR4A1的表達是依賴于其經典的信號通路(TGF-b,SMAD,SP-1),免疫共沉淀實驗也證實了TGF-b能夠促進SMAD3&4與SP1的結合,隨后的染色質免疫共沉淀(CHIP)實驗證明活化后的SP1結合在NR4A1啟動子區域,暗示了這一活化的結果導致了NR4A1的表達。
NR4A1的缺失突變使纖維化癥狀加重。之后,作者培育了過表達TGFbR,同時缺失NR4A1的小鼠,發現這一類小鼠相比較單突變小鼠以及野生小鼠,其TGF-b靶基因發生了明顯的上調,同時其膠原蛋白也有明顯的過量分泌。病理學檢測發現這一類小鼠產生更為嚴重的纖維化癥狀。
NR4A1與SP1特異性結合抑制其轉錄調控活性。之后,作者通過體外TGF-b刺激NR4A1突變小鼠與野生小鼠的成纖維細胞,發現NR4A1的缺失增強了TGF-b的信號;另外過表達NR4A1能夠抑制這一信號。為了研究NR4A1的分子機制,作者通過生化實驗發現:在TGF-b的刺激下,NR4A1能夠與轉錄因子SP1結合,同時這一結合能夠抑制SMAD3&SMAD4與SP1的正常作用。進一步的生化分析鑒定出了一系列參與到NR4A1反向抑制SP1的過程中的分子伴侶。
纖維化病變進程中c的作用方式。那么在纖維化疾病中,NR4A1的調控方式又是怎樣的形式呢?作者發現在體外對正常成纖維細胞進行長期的TGF-b刺激,將會導致NR4A1的快速上調與緩慢下調。這一下調會導致TGF-b的效應不再能得到控制。而這一“脫敏”的分子機制依賴于組蛋白去乙酰化酶的“表觀沉默”作用使得NR4A1表達量下降以及AKT調節的磷酸化導致的NR4A1本身失活。
治療纖維化的藥物開發。Csn-B是一類NR4A1的類似物,它可以促進NR4A1的轉錄以及抑制NR4A1的磷酸化。雖然目前具體的作用機制還不清楚,但是Csn-B被認為是一類有前景的治療纖維化的候選藥物。
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