IF=38.12,基因编辑高分服务—开学特惠

2023-09-08 17:21 作者:Cas9X海星生物 0人读过 | 我要投稿

2023年6月16日，清华大学罗永章及付彦共同通讯在Signal Transduction and Targeted Therapy（IF=38.12）在线发表题为“Albumosomes formed by cytoplasmic pre-folding albumin maintain mitochondrial homeostasis and inhibit nonalcoholic fatty liver disease”的研究论文，该研究表明由细胞质折叠前白蛋白形成的白蛋白体维持线粒体稳态并抑制非酒精性脂肪性肝病。

【该研究使用的HepG2 细胞系 (HepG2-AKO)由海星生物（Haixing Biosciences）构建】肝线粒体功能障碍会导致非酒精性脂肪肝（NAFLD）的发展。然而，如何维持线粒体稳态的因素，尤其是肝细胞中的线粒体稳态原因，目前尚不清楚。论文研究中，发现细胞质中的预折叠白蛋白与血清中的折叠白蛋白完全不同。从机制上讲，内源性预折叠白蛋白在细胞质中经历相变，形成壳状球形结构，称之为“白蛋白体”。蛋白体与细胞质中的预折叠Carnitine palmitoyltransferase 2 (CPT2) 相互作用并捕获。在高脂肪饮食诱导的应激条件下，蛋白体控制 CPT2 向线粒体的过度结合；这样，蛋白体维持线粒体稳态，避免疲劳。从生理上讲，蛋白体在小鼠衰老过程中在肝细胞中积累，并保护衰老小鼠的肝脏免受线粒体损伤和脂肪沉积。从形态上看，成熟的蛋白体平均直径为4μm，被热休克蛋白Hsp90和Hsp70家族蛋白包围，形成更大的外壳。Hsp90 抑制剂 17-AAG 在体外和体内促进肝脏蛋白体积累，从而抑制小鼠 NAFLD 的进展。

构建的ALB敲除的 HepG2 细胞系 (HepG2-AKO)，以研究其体外线粒体变化（补充图S2b）。发现HepG2-WT细胞中的线粒体具有正常的形态，具有健康的膜网络和完整的嵴（图1j）。然而，HepG2-AKO细胞中的线粒体嵴表现出显着收缩和数量减少（图1j）。此外，与小鼠肝脏中线粒体的超微结构一致，HepG2-AKO表现出比HepG2-WT显着更高水平的过度融合和断裂（图1j）。

基于细胞内白蛋白缺乏导致的线粒体超微结构的变化，论文研究了HepG2-WT和HepG2-AKO细胞的线粒体呼吸速率。与原代小鼠肝细胞一致，HepG2-AKO细胞表现出比HepG2-WT细胞更高的呼吸水平（图1 k），表明白蛋白敲除触发SIMH和线粒体耗竭。此外，使用代谢组学分析分析了 HepG2-WT 和 HepG2-AKO 之间代谢物的差异。结果发现，TCA循环中的关键成员如柠檬酸、顺式当白蛋白被敲除时，乌头酸、琥珀酸、富马酸、苹果酸和 NADH 均显着增加，这表明细胞内白蛋白维持了 HepG2 中的 TCA 循环稳态（补充图 S2c ）。此外，从代谢组学结果发现，一些酰基肉碱，如肉豆蔻酰肉碱-14、丁酰肉碱和L-乙酰肉碱在HepG2-AKO细胞中显着增加，这验证了白蛋白敲除诱导脂肪酸β-氧化（补充图S2d），这与小鼠肝脏中的RNA-Seq结果一致。这些数据表明，没有细胞内白蛋白的肝细胞正遭受过度的代谢应激。此外，用 MitoSOX 对细胞进行染色并发现 HepG2-AKO 细胞表现出比 HepG2-WT 细胞更高的线粒体 ROS 水平（补充图S2e）。总之，这些发现表明细胞内白蛋白的缺乏会引发肝线粒体过度激活，并持续紊乱和破坏。

蛋白小体可以作为一个平台，通过该平台，许多其他新合成的预折叠蛋白被保留在细胞质中，在此过程中可能会发生一些生物物理和生化反应。作为肝细胞中一种新型的无膜结构，白蛋白体在未来的研究中有待深入，并有可能成为治疗许多代谢和衰老相关疾病的新靶点。

原文描述：Cell lines：HepG2 and HEK293T were bought from ATCC and cultured with DMEM, 10% fetal bovine serum (FBS) and 1% Penicillin-Streptomycin (PS) in the cell culture incubator at 37 °C and 5% CO2. ALB in HepG2 was knocked out by Haixing Biosciences using the CRISPR/Cas9 system. The sequences of gRNAs weregRNA-A1: ACCTCTGGTCTCACCAATCGGGG, and gRNA-A2: CTCCATGGCAGCATTCCGTGTGG according tohttp://crispor.tefor.net.

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41392-023-01437-0