Cardiomyocyte mechanical memory is regulated through the talin interactome and DLC1 dependent regulation of RhoA Emilie Marhuenda 1* , Ioannis Xanthis 1* , Pragati Pandey 1 , Amar Azad 2 , Megan Richter 2 , Davor Pavolvic 2 , Katja Gehmlich 2,3 , Giuseppe Faggian 4 , Elisabeth Ehler 5,James Levitt 5,Simon Ameer-Beg 5,Thomas Iskratsch 1 1 1 1工程与材料科学学院,伦敦皇后大学,英国皇后大学,英国皇后大学2伯明翰大学心血管科学研究所,伯明翰大学B15 2TT,英国伯明翰大学3 2TT,英国3,心血管疾病医学司3意大利维罗纳市维罗纳(Verona)的CardioChirurgia discorte Ospedaliero discorte and Angebolic Medicine and Sciences,英国伦敦国王学院(King's College)的心血管和代谢医学与科学学院 *同等贡献通信:t.iskratsch@qmul.ac.ac.ac.ac.ac.ac.uk摘要机械特性是许多在健康或疾病方面的生物学过程。同样,在心脏中,机械信号越来越清楚地参与了疾病进展。心肌细胞通过整合素和相关蛋白(包括机械敏感的蛋白塔林作为积分成分),将其环境的机械性能感知到其环境的机械性能。我们以前的工作表明塔林张力的不同模式,具体取决于细胞外基质刚度。在这里,我们想研究这如何导致下游机械转导变化,从而进一步影响心肌细胞表型。这表明了机械记忆,我们在小鼠心脏中进一步证实了它。机械信号再次变化,包括例如在光漂白(FRAP)实验后结合免疫沉淀和荧光恢复,我们确定塔林相互作用的蛋白质DLC1,RIAM和PAXILLIN各自优先在特定的细胞外基质刚度下与Talin结合,即使在缺乏张力的情况下也可以保留这种相互作用。机械记忆通过相关的激酶途径调节。使用Lovtrap系统的光遗传学实验证实了各个蛋白质之间的直接竞争,该蛋白再次通过磷酸化而改变。DLC1以刚度依赖性的方式调节RhoA活性,而DLC1的损失和过表达导致肌原纤维混乱。一起研究表明,将机械信息烙印到塔林 - 相互作用中的一种机制,从而对心脏健康和疾病产生了影响。引言心肌细胞是心脏中的收缩细胞,其适当功能通过包括电气,化学和机械信号1的复杂信号网络进行调节。压力和从心脏充满血液中伸展,但同样重要的是感应额外的细胞基质的刚度。后者在开发过程中正在发生变化。重要的是,在衰老和心脏病中,它也正在发生变化,在这种疾病中,通过赖氨酸氧化酶(LOX)(LOX)和LOX酶的胶原蛋白过度交联,可以导致心脏僵硬,心肌细胞表型变化,心脏故障,而保留的射血分数(HFPEF)(HFPEF)2-9。肌营养不良蛋白糖蛋白复合物)和/或信号传导10。心肌细胞通过所谓的Costameres,肌肉Z-DISC水平的肋骨状结构,含有整联蛋白以及其他多分子络合物(例如) 心肌细胞整联蛋白粘附具有许多蛋白质,这些蛋白质在局灶性粘连中也有许多蛋白质,包括附着在细胞质肌动蛋白上的Talin和Vinculin。心肌细胞通过所谓的Costameres,肌肉Z-DISC水平的肋骨状结构,含有整联蛋白以及其他多分子络合物(例如心肌细胞整联蛋白粘附具有许多蛋白质,这些蛋白质在局灶性粘连中也有许多蛋白质,包括附着在细胞质肌动蛋白上的Talin和Vinculin。
基底样乳腺癌是最具侵略性的癌症之一,仍然没有有效的靶向治疗方法。为了鉴定新的治疗靶标,我们在八个乳腺癌细胞系上进行了mRNA-SEQ。在基础样肿瘤中过表达的基因中,我们专注于RhoA和RhoB基因,该基因编码已知在肌动蛋白细胞骨架中起作用的小GTPases,从而允许细胞迁移。QRT-PCR和Western印迹用于表达研究。通过伤口愈合和Boyden Chambers分析分析了迁移和侵入性特性。通过荧光肌动蛋白标记评估应力纤维的形成。Rho siRNA,小型抑制剂Rhosin处理和BRCA1转染以研究RHO和BRCA1蛋白的作用。我们表明,RhoA的强烈表达和RHOB的低表达与乳腺癌的基础样亚型有关。降低RhoA表达可降低基底样细胞系的迁移和侵袭能力,同时降低RHOB表达增加了这些能力。Rhosin是RhoA的抑制剂,也可以减少基底样细胞系的迁移。RHO蛋白参与了应激纤维的形成,这是迁移细胞中发现的肌动蛋白细胞骨架的构象:RhoA表达的抑制降低了这些纤维的形成。这些结果表明,Rho蛋白是基底样和BRCA1突变乳腺癌的潜在治疗靶标,因为迁移和获得间充质特性是这些具有高转移性潜力的肿瘤的关键功能途径。brca1是一种基础样肿瘤中经常失活的基因,似乎在这些肿瘤中RhoA和RhoB的差异表达中起作用,因为在BRCA1突变的基底样细胞系中BRCA1表达的恢复RhoA的表达降低了RhoA的表达和RHOB的表达,并增加了迁移能力的表达。
免疫性胆管破坏是肝移植和造血干细胞移植后胆管消失综合征 (VBDS) 的一种致病性疾病。由于胆汁酸受体鞘氨醇 1-磷酸受体 2 (S1PR2) 在将骨髓来源的单核细胞/巨噬细胞募集到胆汁淤积性肝损伤部位方面起着关键作用,因此使用培养的巨噬细胞和患者组织检查了 S1PR2 的表达。胆小管破坏先于肝内胆管减少;因此,我们使用形成明显胆小管状网络的三维肝细胞培养模型,重点研究肝细胞 S1PR2 和下游 RhoA/Rho 激酶 1 (ROCK1) 信号通路和胆小管改变。多重免疫组织化学显示,与正常肝脏相比,由于移植物抗宿主病和肝移植后排斥反应导致胆管减少的肝组织中 S1PR2 + CD45 + CD68 + FCN1 + 炎性巨噬细胞和 S1PR2 + CD45 + CD68 + MARCO + 库普弗细胞的数量增加。抑制 S1PR2 后,巨噬细胞表达的促炎细胞因子(包括 MCP1)减少。牛磺胆酸和 S1P2 激动剂诱导肝细胞 S1PR2 并降低 RhoA/ROCK1 表达,导致胆小管扩张。抑制 S1PR2 可逆转对 RhoA/ROCK1 表达的影响,从而通过肌球蛋白轻链 2 (MLC2) 磷酸化维持胆小管。巨噬细胞上的 S1PR2 和肝细胞上的 S1PR2 的激活可能会通过 MLC2 磷酸化破坏受 RhoA/ROCK1 调控的 VBDS 中的胆汁小管动力学。
将荧光标记 mOrange 插入到流行的 pLentiCrispr-V2 中,以创建包含嘌呤霉素选择和荧光标记的 pLentiCrispr-V2-mOrange (V2mO),使病毒产生和靶标转导可见。用该质粒和适当的向导 RNA (gRNA) 包装的慢病毒成功敲除了人胃癌细胞系中的 RhoA、Gli1 和 Gal3 基因。Cas9-gRNA 编辑效率可以直接从 Cas9-gRNA 转导细胞中 gRNA 区域周围的短聚合酶链反应产物的 Sanger 电泳图来估计。必须对转导的靶细胞池进行单克隆以建立稳定的敲除克隆。仅当 gRNA 结合的 cDNA 被三个核苷酸修饰而氨基酸序列保持不变时,才能成功将野生型(RhoA 和 Gal3)和突变型(RhoA.Y42C)基因拯救到敲除细胞中。在 Gal3 基因中观察到严格的靶向 CRISPR/Cas9 编辑,但在 RhoA 基因中未观察到,因为 RhoA.Y42C 已经在 gRNA5 结合位点出现核苷酸变化。总之,我们改进的策略增加了这些优势:在流行的慢病毒系统中添加可视化标记、监测慢病毒的生产和转导效率、通过荧光激活细胞分选在靶细胞中分选 Cas9+ 细胞、通过 gRNA 结合位点周围的短 PCR 电泳图直接估计靶细胞池的基因编辑效率、以及在敲除细胞中成功拯救野生型和突变型基因,通过修饰 cDNA 克服 Cas9 编辑。
摘要 目的 胃癌基因组研究发现了影响 RHO 信号传导的高度复发性基因组改变,尤其是在弥漫性胃癌 (DGC) 组织学亚型中。这些改变包括导致粘附蛋白 CLDN18 与 RHO 调节剂 ARHGAP26 融合的染色体间翻译。这些融合构建体如何影响 RHO 通路的活性,以及它们对胃癌发展的更广泛影响仍不清楚。在此,我们开发了一个模型,让我们能够研究这种融合蛋白在 DGC 发病机制中的作用,并确定具有这些改变的 DGC 肿瘤的潜在治疗靶点。设计 我们建立了一个转基因小鼠模型,将 LSL-CLDN18-ARHGAP26 融合基因改造到 Col1A1 基因座中,在那里它的表达可以被 Cre 重组酶诱导。利用由此模型生成的类器官,我们评估了其致癌活性以及融合蛋白对 RHOA 通路的生化作用及其在 DGC 发病机制中的下游细胞生物学作用。结果我们证明,在胃类器官中诱导 CLDN18- ARHGAP26 表达会诱导印戒细胞的形成(这是 DGC 的特征),并且当与肿瘤抑制基因 Trp53 的缺失结合时能够协同转化胃细胞。CLDN18-ARHGAP26 促进 RHOA 和下游效应信号传导的激活。从分子上讲,融合促进粘着斑激酶 (FAK) 的激活和 YAP 通路的诱导。FAK 和 YAP/TEAD 抑制的组合可以显著阻断肿瘤生长。结论这些结果表明,CLDN18-ARHGAP26 融合是一种获得功能的 DGC 致癌基因,可导致 RHOA 的激活以及 FAK 和 YAP 信号的激活。这些结果主张进一步评估新兴的 FAK 和 YAP-TEAD 抑制剂对这些致命癌症的作用。
。cc-by-nc-nd 4.0国际许可证(未获得同行评审证书)获得的是作者/资助者,他已授予Biorxiv授予Biorxiv的许可,以永久显示预印本。这是该版本的版权所有,该版本发布于2023年7月20日。 https://doi.org/10.1101/2023.07.20.549855 doi:Biorxiv Preprint
背景:铁铁作用是一种不同的铁细胞死亡形式,是由于活性氧(ROS)的产生引起的严重脂质过氧化引起的。乳腺癌患者的生存与Rho鸟苷三磷酸酶水解酶(GTPase)活化蛋白6(ARHGAP6)的肿瘤抑制特性相关。这项研究研究了ARHGAP6对乳腺癌螺栓吞噬作用的影响和机制。方法:使用定量RT-PCR,Western印迹和免疫荧光染色,在基因表达数据集,癌组织样品和细胞中检测到ARHGAP6表达。ARHGAP6。使用5-乙基-2-脱氧尿苷(EDU)测定法测量细胞增殖,并使用LDH细胞毒性测定法测定细胞死亡率。As indicators of ferroptosis, Fe 2+ ion content, lipid ROS, glutathione peroxidase 4 (GPX4), ChaC glutathione specific gamma-glutamylcyclotransferase 1 (CHAC1), prostaglandin-endoperoxide synthase 2 (PTGS2), solute car- rier family 7 member 11 (SLC7A11), and评估了酰基-COA合成酶长链家族成员4(ACSL4)水平。结果:在癌症组织和细胞中,ARHGAP6显然被下调。ARHGAP6的过表达降低了细胞增殖,细胞死亡升高和脂质ROS,降低了GPX4和SLC7A11,PTGS2,ACSL4和CHAC1增加,并抑制了癌细胞中的RhoA/Rock1和P38 MAPK信号。ARHGAP6敲低与ARHGAP6过表达相反的影响。ARHGAP6 mRNA水平与肿瘤组织中的铁凋亡指标呈正相关。p38 signaling抑制逆转了arhgap6敲低对逆转录病的影响,而rhoa/rock1信号抑制作用损害了arhgap6对p38 mapk信号传导的影响。在小鼠模型中,ARHGAP6以及诱导肌毒死剂RSL3合作的促进性铁氧作用增强并抑制了癌细胞的肿瘤生长。结论:这项研究表明,ARHGAP6通过通过RhoA/Rock1/p38 MAPK信号传递肿瘤来抑制乳腺癌的肿瘤生长。将ARHGAP6与诱导脂肪毒剂诱导剂相结合可能是乳腺癌治疗的有前途的治疗策略。
肿瘤的生长和转移,因为细胞可以通过机械转导的机械提示感知并响应机械提示。4,9具体而言,细胞通过机械传感器(包括局部粘附激酶(FAK),RAS同源性家族成员A(RHOA)和细胞分裂对照蛋白42同源物(CDC42)等机械传感分子(包括局灶性粘附激酶(FAK),包括局灶性粘附激酶(FAK)),细胞感知基质刚度。12-14最近的研究表明,细胞粘附的基质刚性表观遗传性通过FAK信号来调节癌细胞的行为。15-17这些发现表明,调节细胞与微环境之间的相互作用严重影响细胞反应。因此,以前的工作证明了动态平台在研究和调节细胞 - 微环境相互作用方面的应用。例如,基于梅罗氨基 - 螺旋藻异构化的光学控制培养底物为
可以很好地确定神经干细胞(NSC)命运受固体的强烈影响 - 例如细胞外基质(ECM)的特性,例如刚度。但是,脑ECM是粘弹性的,表现出固体(喜欢和流体)的质量。重要的是,粘弹性经常在疾病状态和衰老中发生变化,这提出了这些特性如何对这两个过程的贡献的问题。使用唯一的两个维粘弹性培养系统,我们发现ECM应力放松(例如属性)与刚度在确定NSC命运承诺中起着可比的作用。特别是ECM应力松弛驱动星形胶质细胞分化,这是由Rho GTPase RhoA动态激活介导的效果。我们的发现突出了将粘弹性纳入培养平台以控制干细胞分化的价值。
ABL1、ABL2、AKT1、ALK、APC、AR、ARAF、ARID1A、ARID1B、ATM、ATR、ATRX、BAP1、BARD1、BRAF、BRCA1、BRCA2、BRIP1、C11orf65、CCND1、CDH1、CDK12、CDK4、CDKN2A、CDX2、CHEK1、CHEK2、CSF1R、CTNNB1、DDR2、EGFR、ERBB2、ERBB3、ERBB4、ERCC2、ESR1、EZH2、FANCL、FBXW7、FGFR1、FGFR2、FGFR3、FGFR4、FLT3、FOXA1、FOXL2、GATA3、GNA11、GNAQ、GNAS、HNF1A、HRAS、IDH1、IDH2、INPP4B、 JAK1、JAK2、JAK3、KDM5C、KDM6A、KEAP1、KIT、KRAS、MAP2K1、MAP2K2、MAPK1、MET(外显子 14 跳跃)突变)、MLH1、MPL、MSH2、MSH6、MTOR、MUTYH、MYC、MYCN、MYD88、NF1、NF2、NOTCH1、NPM1、NRAS、NTRK1、NTRK3、PALB2、PBRM1、PDGFRA、PIK3CA、PMS2、POLD1、POLE、PPP2R2A、PTCH1、PTEN、PTPN11、RAD51B、RAD51C、RAD51D、RAD54L、RAF1、RB1、RET、RHEB、RHOA、RIT1、ROS1、SETD2、SF3B1、 SMAD4、SMARCB1、SMO、SPOP、SRC、STK11、TERT、TP53、TSC1、TSC2、VHL