大家好，又和大家見(jiàn)面啦，11月份的分享呢，仍然是與表觀遺傳有關(guān)的課題——蘇木化修飾。
那么，目前蘇木化修飾在研究領(lǐng)域是一個(gè)怎樣的情況呢？且讓我們從pubmed和國(guó)自項(xiàng)目上的數(shù)據(jù)來(lái)了解一下。
在pubmed數(shù)據(jù)庫(kù)中輸入“SUMOylation”，文章數(shù)量為4955+篇，數(shù)量雖然不多，但每年仍然有400篇左右相關(guān)文章發(fā)表。
從國(guó)自然立項(xiàng)情況來(lái)看，每年中標(biāo)的項(xiàng)目也不多，結(jié)合SCI和中標(biāo)數(shù)目來(lái)看，做相關(guān)課題的科研者還較少，與蘇木化相關(guān)的領(lǐng)域還有待進(jìn)一步去開(kāi)采。
我們今天就來(lái)學(xué)習(xí)一下表觀遺傳當(dāng)中這個(gè)等待開(kāi)發(fā)的“蘇木化修飾”的知識(shí)點(diǎn)。蘇木化修飾是蘇木小體在一系列相關(guān)酶（E1活化酶、E2結(jié)合酶和E3連接酶）的作用下，通過(guò)SUMO的3’端和靶蛋白的賴氨酸殘基的ε-氨基之間形成異肽鍵的結(jié)合，調(diào)控底物蛋白結(jié)構(gòu)與功能的一種重要的翻譯后修飾類型。蘇木化在生理及病理過(guò)程中扮演著重要的角色，與很多疾病息息相關(guān)，如，腫瘤、心血管系統(tǒng)疾病、腦損傷疾病等。所以說(shuō)，通過(guò)兩篇文獻(xiàn)來(lái)get一下這個(gè)知識(shí)點(diǎn)是非常有必要的呦~
接下來(lái)，跟著這次分享的SCI的來(lái)一起學(xué)習(xí)一下蘇木化修飾的具體研究思路吧！
文獻(xiàn)題目是：SENP1 modulates microglia-mediated neuroinflammation toward intermittent hypoxia-induced cognitive decline through the de-SUMOylation of NEMO.影響因子5.310分，是2021年5月份發(fā)表在J Cell Mol Med雜志上的一篇文章。主要研究SENP1通過(guò)NEMO去sumoylation從而參與調(diào)控小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥引起的間歇性缺氧誘導(dǎo)的認(rèn)知能力下降。一、海馬SENP1的表達(dá)譜鑒定為間歇性低氧（IH）損傷的潛在保護(hù)因子
mRNA熱圖顯示，IH干預(yù)小鼠后，海馬中SENP1的表達(dá)較常氧干預(yù)的小鼠相比顯著減少(Fig 1A)。火山圖顯示，IH處理小鼠海馬中SENP1下調(diào)而SUMO-1上調(diào) (Fig 1B)。此外，IH處理小鼠組海馬區(qū)SENP1的表達(dá)明顯減少(Fig 1C-E)。以上結(jié)果表明海馬體的SENP1在IH誘導(dǎo)損傷中可能發(fā)揮重要作用。
二、IH能激活BV-2細(xì)胞的NF-κB通路和炎癥反應(yīng)，SENP1過(guò)表達(dá)能抵消這些作用
IH干預(yù)BV-2細(xì)胞后，檢測(cè)NF-κB通路的蛋白表達(dá)情況。與常氧組相比，IH組NF-κB p65明顯上調(diào)，IκB -α明顯下調(diào) (Fig 2A-C)，提示IH干預(yù)后激活了NF-κB通路。且通過(guò)ELISA檢測(cè)炎癥因子IL-1β和 TNF-α濃度在IH干預(yù)細(xì)胞組顯著升高 (Fig 2D)。采用腺病毒感染BV-2細(xì)胞成功過(guò)表達(dá)SENP1 (Fig 3A-E)。過(guò)表達(dá)SENP1后，能逆轉(zhuǎn)IH促進(jìn)的炎癥因子分泌（IL-1β和TNF-α）(Fig 3F)。另外，IH處理后激活的NF-κB通路，即NF-κB p65表達(dá)升高，IκB –α表達(dá)降低也被過(guò)表達(dá)的SENP1逆轉(zhuǎn) (Fig 3G-H)。以上研究結(jié)果說(shuō)明，IH干預(yù)BV-2細(xì)胞后能刺激炎癥反應(yīng)和激活NF-κB通路，但過(guò)表達(dá)SENP1能減弱此過(guò)程。
三、IH誘導(dǎo)了NEMO發(fā)生蘇木化修飾
通過(guò)Co-IP實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，IH干預(yù)細(xì)胞后，NF-κB p65的蘇木化修飾和常氧處理組表達(dá)沒(méi)有明顯差異，但NEMO的蘇木化表達(dá)明顯增高 (Fig 4A-D)，因此得出，IH顯著誘導(dǎo)了BV-2細(xì)胞中NEMO的蘇木化修飾，而非NF-κB p65的蘇木化修飾。
四、過(guò)表達(dá)SENP1減弱的炎癥反應(yīng)是介導(dǎo)NEMO的蘇木化修飾而實(shí)現(xiàn)的
為了尋求SENP1在IH處理的BV-2細(xì)胞抑制炎癥反應(yīng)的具體分子調(diào)控機(jī)制，首先采用Co-IP檢測(cè)了過(guò)表達(dá)SENP1之后NEMO的蘇木化表達(dá)情況。結(jié)果顯示，IH干預(yù)后增高的NEMO的蘇木化表達(dá)能被SENP1過(guò)表達(dá)所抵消，也就是SENP1過(guò)表達(dá)之后能顯著抑制了NEMO的蘇木化表達(dá)，從而提高了NEMO的表達(dá) (Fig 5A-C)。SENP1過(guò)表達(dá)的IH處理的BV-2細(xì)胞被si-NEMO轉(zhuǎn)染后，SENP1過(guò)表達(dá)對(duì)NEMO表達(dá)的升高作用被si-NEMO降低 (Fig 5D-F)。另外，發(fā)現(xiàn)SENP1過(guò)表達(dá)對(duì)NF-κB通路的失活作用和炎癥因子分泌的抑制作用被NEMO敲降所逆轉(zhuǎn)，即si-NEMO敲降后激活了SENP1過(guò)表達(dá)的IH處理的BV-2細(xì)胞中的NF-κB通路和炎癥因子分泌(Fig 5G-J)。通過(guò)以上回復(fù)實(shí)驗(yàn)得到，過(guò)表達(dá)SENP1減弱的炎癥反應(yīng)是通過(guò)調(diào)控NEMO的蘇木化修飾來(lái)進(jìn)行的。
五、在體實(shí)驗(yàn)中，敲降SENP1基因后，通過(guò)NEMO的蘇木化調(diào)控抑制小鼠的炎癥因子反應(yīng)
在IH條件誘導(dǎo)后，小鼠海馬體組織的NF-κB p65、炎癥因子IL-1β和 TNF-α 的表達(dá)上調(diào)，而IκB-α表達(dá)下降 (Fig 6A-D)。采用基因編輯技術(shù)敲降小鼠的SENP1基因，并用DNA瓊脂電泳和WB驗(yàn)證其效率。野生型小鼠的基因型為純合子，而SENP1敲除小鼠為突變雜合子 (Fig7A)。突變雜合子小鼠的SENP1基因蛋白表達(dá)明顯低于野生型純合子小鼠 (Fig7B-C)。此外，還觀察到敲降SENP1基因小鼠組中的NUMO-1基因蛋白表達(dá)明顯增高 (Fig7B-C)，說(shuō)明在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，SENP1敲降促進(jìn)了蘇木化修飾。而且，小鼠在經(jīng)過(guò)IH條件處理后，采用Co-IP進(jìn)一步說(shuō)明了敲降SENP1后，NEMO的蘇木化修飾明顯增多，而NEMO的蛋白表達(dá)水平卻下降 (Fig7D-F)。WB檢查了IκB-α、IL-1β和 TNF-α的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)在SENP1敲降的小鼠組中，IκB-α表達(dá)明顯降低，炎癥因子表達(dá)水平明顯升高 (Fig7G-J)。以上結(jié)果又一次驗(yàn)證了細(xì)胞層面的結(jié)果，敲降SENP1基因后，增加NEMO的蘇木化修飾，促進(jìn)炎癥反應(yīng)。
六、SENP1基因敲降后，小鼠在IH干預(yù)后認(rèn)知功能障礙加劇
在IH干預(yù)前后，通過(guò)MWM測(cè)試評(píng)估小鼠（SENP1敲除和未敲除）的空間定向?qū)W習(xí)記憶能力，小鼠空間定向的學(xué)習(xí)記憶能力無(wú)顯著差異，提示IH和SENP1基因敲除均對(duì)空間定向的學(xué)習(xí)記憶能力沒(méi)有影響 (Fig 8A)。然而，游泳軌跡結(jié)果顯示，IH治療組小鼠在非靶象限停留的時(shí)間比常氧治療組更長(zhǎng)，而這一現(xiàn)象在的SENP1敲降小鼠組表現(xiàn)更為明顯 (Fig 8B)。另外，IH干預(yù)后表現(xiàn)出較長(zhǎng)的逃逸潛伏期，而SENP1敲降組在第6天時(shí)比野生組表現(xiàn)出較長(zhǎng)的逃逸潛伏期 (Fig 8C)。同時(shí)，IH組在目標(biāo)象限的時(shí)間百分比和通過(guò)目標(biāo)平臺(tái)區(qū)域的頻率均顯著降低。值得注意的是，與野生型相比，SENP1敲降組的減少更為明顯 (Fig 8D-E)。然而，與野生型相比，SENP1敲降組穿過(guò)目標(biāo)平臺(tái)區(qū)域的頻率沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (Fig 8E)。以上結(jié)果表明IH損害了小鼠的認(rèn)知能力，而SENP1敲降進(jìn)一步惡化了這種損害。
該文獻(xiàn)的實(shí)驗(yàn)成果在這里就介紹完了，我們?cè)僦匦罗垡槐槲恼碌乃悸贰?/span>首先，通過(guò)生物學(xué)信息分析篩選出目標(biāo)基因SENP1和蘇木化修飾的聯(lián)系，及小鼠海馬區(qū)組織SENP1基因的表達(dá)情況。其次，IH干預(yù)細(xì)胞后，SENP1對(duì)炎癥因子的作用。再次，SENP1對(duì)炎癥因子的作用背后的機(jī)制（調(diào)控NEMO蛋白的蘇木化）。最后，在體動(dòng)物SENP1基因敲除小鼠驗(yàn)證細(xì)胞層面的結(jié)果。
整篇文章思路比較簡(jiǎn)單，在細(xì)胞功能上也只做了對(duì)炎癥因子的影響。但文章結(jié)合了生物信息學(xué)分析、細(xì)胞實(shí)驗(yàn)、基因敲除動(dòng)物實(shí)驗(yàn)對(duì)假設(shè)做了較完整的驗(yàn)證，證據(jù)鏈充足。涉及的蘇木化機(jī)制較少，但也明確說(shuō)明了SENP1能通過(guò)調(diào)控NEMO的蘇木化修飾，從而調(diào)控其表達(dá)，進(jìn)而影響炎癥因子和NF-κB通路，參與IH條件誘導(dǎo)的認(rèn)知障礙調(diào)節(jié)。
在下一次我們還會(huì)分享1篇與蘇木化相關(guān)的高分文獻(xiàn)（14分左右），這次未盡興的朋友們可以繼續(xù)關(guān)注我們下次的文獻(xiàn)分享。
2021-11-23 09:57:21
湘公網(wǎng)安備