文獻(xiàn)解讀：去泛素化酶BRCC3調(diào)控肺血管重構(gòu)及肺動脈高壓發(fā)生發(fā)展過程

BRCC3是由BRCC3基因所編碼的JAB1/MPN/Mov34金屬酶結(jié)構(gòu)域（JAMM）類去泛素化酶家族的一個重要成員。BRCC3發(fā)揮去泛素化酶活性，通過調(diào)節(jié)底物蛋白K63位點(diǎn)連接泛素化修飾反應(yīng)來調(diào)控細(xì)胞內(nèi)多種信號通路，從而參與DNA損傷反應(yīng)、細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)以及NF-κB通路、TNF-α受體、NOD樣受體等細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。然而，BRCC3是否會影響B(tài)MP/TGF-β通路及參與缺氧誘導(dǎo)的肺血管重構(gòu)及肺動脈高壓（PAH）形成尚未見報(bào)道。

2024年7月9日，揚(yáng)州大學(xué)附屬醫(yī)院龔開政、沈慧等在Circulation上發(fā)表題為“BRCC3 Regulation of ALK2 in Vascular Smooth Muscle Cells: Implication in Pulmonary Hypertension”的研究論文，首次揭示了去泛素化酶BRCC3可通過去泛素化修飾調(diào)節(jié)BMP信號通路I型受體ALK2來激活BMP通路，同時拮抗TGF-β通路的活化，從而促進(jìn)BMP/TGF-β通路失衡的恢復(fù)來防治PAH的發(fā)生與發(fā)展，為后續(xù)開發(fā)有效的肺動脈高壓臨床治療藥物提供全新的思路。
 

圖片來源：《Circulation》
（https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/CIRCULATIONAHA.123.066430）

研究材料
在這項(xiàng)研究中，研究人員采用的平滑肌細(xì)胞特異性過表達(dá)BRCC3的轉(zhuǎn)基因小鼠以及Brcc3^flox/flox小鼠模型均由賽業(yè)生物提供。

研究方法
他們在研究中采用了多項(xiàng)技術(shù)，包括RNA seq分析、Western blotting、蛋白質(zhì)穩(wěn)定性、Co-IP分析。在動物實(shí)驗(yàn)中時，他們使用了免疫熒光、Angiogram分析和RVSP檢測等。

技術(shù)路線

研究結(jié)果
1. 在各種PAH模型中，BRCC3蛋白表達(dá)水平明顯下調(diào)
該團(tuán)隊(duì)通過分析特發(fā)性肺動脈高壓（IPAH）患者的肺組織和肺動脈平滑肌細(xì)胞（PASMCs）的GSE數(shù)據(jù)庫，采用Sugen5416聯(lián)合低氧構(gòu)建經(jīng)典的肺動脈高壓的大、小鼠模型，檢測肺組織的BRCC3蛋白的表達(dá)情況。結(jié)果表明，在各種PAH模型中，BRCC3蛋白表達(dá)水平明顯下調(diào)。
 

圖1 BRCC3的表達(dá)在人和嚙齒動物的PH中降低^[1]

2. 平滑肌細(xì)胞特異性過表達(dá)BRCC3可有效改善低氧誘導(dǎo)的肺血管重構(gòu)及PAH的發(fā)生發(fā)展
研究團(tuán)隊(duì)利用平滑肌細(xì)胞特異性過表達(dá)BRCC3的轉(zhuǎn)基因小鼠（由賽業(yè)生物提供）研究發(fā)現(xiàn)，與野生型對照（WT）小鼠相比，BRCC3 Tg鼠可有效改善低氧誘導(dǎo)的肺血管重構(gòu)及PAH的發(fā)生發(fā)展。
 

圖2 平滑肌細(xì)胞特異性過表達(dá)BRCC3小鼠改善肺動脈高壓[1]

3.K472和K475兩個位點(diǎn)的突變可顯著增強(qiáng)ALK2的磷酸化修飾及下游信號的活化
在上述基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)通過生物信息學(xué)技術(shù)，進(jìn)一步預(yù)測了BRCC3可能調(diào)節(jié)ALK2發(fā)生K63泛素化修飾的位點(diǎn)（K472和K475）。隨后采取定向位點(diǎn)突變研究證實(shí)，該兩個位點(diǎn)的突變后不僅可顯著導(dǎo)致ALK2 K63泛素化修飾水平的明顯減少，而且可顯著增強(qiáng)ALK2的磷酸化修飾及下游信號的活化。
 

圖3 BRCC3-ALK2軸通過BRCC3去泛素化ALK2 Lys-472和Lys-475調(diào)控BMP信號[1]

4.給予PPARγ激動劑吡格列酮治療可部分緩解BRCC3缺失誘導(dǎo)的肺血管重構(gòu)及PAH的發(fā)展
研究團(tuán)隊(duì)通過成功構(gòu)建平滑肌細(xì)胞特異性敲除BRCC3的小鼠證實(shí)：BRCC3-KO小鼠（BRCC3^flox/flox鼠由賽業(yè)公司提供），相較于WT小鼠，在低氧下都更容易出現(xiàn)嚴(yán)重的PAH表型，而BRCC3的缺失可顯著增加ALK2的K63泛素化修飾，同時下調(diào)ALK2的磷酸化水平及其下游信號，而給予PPARγ激動劑吡格列酮治療可部分緩解BRCC3缺失誘導(dǎo)的肺血管重構(gòu)及PAH的發(fā)展。
 

圖4 構(gòu)建平滑肌細(xì)胞BRCC3缺失小鼠加重肺動脈高壓[1]

研究結(jié)論
本研究揭示了去泛素化酶BRCC3在PAH中表達(dá)降低與BMP/ALK2信號通路功能下調(diào)之間的因果關(guān)系，闡述了在肺動脈平滑肌細(xì)胞內(nèi)，BRCC3通過其自身的K63去泛素化酶活性以及與SMURF1競爭結(jié)合ALK2的兩種機(jī)制參與調(diào)節(jié)ALK2的泛素化水平及其激酶活性，從而正向調(diào)控BMP信號通路，負(fù)向調(diào)控TGF-β信號通路，這有利于PAH時兩條主要信號通路失衡的恢復(fù)，從而調(diào)控肺動脈高壓的發(fā)生發(fā)展。因此，增強(qiáng)BRCC3表達(dá)或活性有可能為PAH的臨床防治提供一個全新的策略。
 

圖5 BRCC3調(diào)控肺動脈高壓的機(jī)制圖[1]

參考文獻(xiàn)：
[1]Shen H, Gao Y, Ge D, Tan M, Yin Q, Wei TW, He F, Lee TY, Li Z, Chen Y, Yang Q, Liu Z, Li X, Chen Z, Yang Y, Zhang Z, Thistlethwaite PA, Wang J, Malhotra A, Yuan JX, Shyy JY, Gong K. BRCC3 Regulation of ALK2 in Vascular Smooth Muscle Cells: Implication in Pulmonary Hypertension. Circulation. 2024 Jul 9;150(2):132-150. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.123.066430. Epub 2024 Apr 1. PMID: 38557054; PMCID: PMC11230848.
 

賽業(yè)小鼠模型構(gòu)建

賽業(yè)生物構(gòu)建了Brcc3基因敲除小鼠與條件性基因敲除小鼠，更有活體小鼠已加入『紅鼠資源庫』，快至2周交付！確保您在短時間內(nèi)獲得更具性價比的實(shí)驗(yàn)用鼠，為您的研究加點(diǎn)速~

Brcc3 KO小鼠

品系名稱：
C57BL/6NCya-Brcc3^em1/Cya
產(chǎn)品編號：
S-KO-04758
應(yīng)用方向：
神經(jīng)系統(tǒng),免疫,內(nèi)分泌,遺傳,血液,腎臟
 

Brcc3 flox小鼠

品系名稱：
C57BL/6NCya-Brcc3^em1flox/Cya
產(chǎn)品編號：
S-CKO-05548
應(yīng)用方向：
神經(jīng)系統(tǒng),免疫,內(nèi)分泌,遺傳,血液,腎臟