جهانی prkdc مدل موش ناک اوت ژن توسعه داده شد و در این مطالعه استفاده شد. در داخل بدن آزمایشهایی که با استفاده از این مدل موشها انجام شد، نشان داد که حذف DNA-PKcs منجر به آسیبدیدگی لولههای کلیوی و کاهش پیشرفت فیبروز بینابینی کلیوی در مدلهای موشی انسداد یکطرفه حالب (UUO) و ایسکمی خونرسانی مجدد (UIR) میشود.
اثرات سودمند TAF7 تقریبا به طور کامل توسط کمبود DNA-PKcs در سلول های اپیتلیال کلیه مسدود شد. نتایج ما نشان می دهد که TAF7 یک بستر برای فعالیت DNA-PKcs کیناز است و فسفوریلاسیون TAF7 با واسطه DNA-PKcs فیبروز کلیه را تشدید می کند. سنجش تراشه نشان داد که TAF7 می تواند به آن متصل شود Rptor پروموتر به طور مستقیم، با این حال، مکانیسم اساسی باید در تحقیقات آینده روشن شود. نویسندگان اشاره کردند که DNA-PKcs فعال شدن سیگنال دهی RAPTOR/mTORC1 را از طریق فسفوریلاسیون TAF7 واسطه می کند.
نتیجه گیری
مشخص شد که فعالیت DNA-PKcs در کلیه های طبیعی غیرقابل تشخیص است، برخلاف افزایش قابل توجهی در طول CKD. DNA-PKcs فعالسازی سیگنالدهی RAPTOR/mTORC1 را از طریق فسفوریلاسیون فاکتور 7 مرتبط با پروتئین متصل شونده به جعبه TATA (TAF7) در CKD تسهیل میکند. مهار DNA-PKcs برنامهریزی مجدد متابولیک را در سلولهای کلیه آسیب دیده، مانند سلولهای اپیتلیال و میوفیبروبلاستها، در CKD بازیابی میکند. از این رو، DNA-PKcs می تواند یک هدف مهم برای درمان CKD باشد.
پروتئین کیناز وابسته به DNA (DNA-PK)، که یک کمپلکس تریمریک متشکل از یک زیر واحد کاتالیزوری (DNA-PKcs) و یک هترودایمر Ku70/80 است، توسط گونههای اکسیژن فعال (ROS) یا شکستگیهای دو رشتهای DNA (DSBs) فعال میشود. ). DNA-PK اتصال انتهای غیرهمولوگ (NHEJ) را با اتصال DSB های برنامه ریزی شده تسهیل می کند، که برای نوترکیبی لنفوسیت بسیار مهم است. بنابراین، جهش DNA-PKcs از رشد لنفوسیت های T و B جلوگیری می کند.
مطالعه حاضر تأیید نکرد که آیا DNA-PK باعث افزایش فیبروز کلیه مستقل از لنفوسیت ها می شود یا خیر، زیرا کمبود لنفوسیت برجسته ترین فنوتیپ DNA-PKcs است.−/− موش. بنابراین، برای حذف اثر کمبود لنفوسیت، نویسندگان سلولهای اپیتلیال لولهای کلیوی پروگزیمال تولید کردند که دارای ناکاوت DNA-PKcs خاص هستند. in vivo، با استفاده از موش های ضربه ای CRISPR/cas9.
هر دو in vivo و درونکشتگاهی مطالعات نشان داد که کمبود DNA-PKcs باعث تشدید DSB ها نمی شود، که نشان می دهد DNA-PKcs واسطه آسیب کلیوی و فیبروز بینابینی کلیوی است. علاوه بر این، تجزیه و تحلیل Phosphoproteomics کاهش فسفوریلاسیون TAF7 در بافت کلیه DNA-PKcs را نشان داد.−/− موش. جالب توجه است، کمبود TAF7 فنوتیپ پروفیبروتیک فیبروبلاستها و سلولهای اپیتلیال کلیه ایجاد شده توسط TGFβ1 را مسدود میکند.
یکی از مشخصه های پاتولوژیک مهم CKD فیبروز بینابینی کلیوی است که با بیان غیرمعمول فاکتورهای پروفیبروتیک، مانند تبدیل فاکتور رشد بتا 1 (TGF-β1)، فعال شدن میوفیبروبلاست، و تمایز زدایی اپیتلیال همراه است. TGF-β1 نقش مهمی در فیبروز بینابینی دارد که شامل فعالسازی ژنهای فیبروتیک مانند فیبرونکتین (FN)، اکتین عضله صاف α (α-SMA) و کلاژنها میشود. علاوه بر این، با برنامه ریزی مجدد متابولیکی سلول های کلیه مانند اثر واربورگ همراه است.
حدود 10 درصد از جمعیت جهان به بیماری مزمن کلیه (CKD) مبتلا هستند. خطر پیشرفت CKD به مرحله نهایی بیماری کلیوی (ESRD) بسیار زیاد است که نیاز به دیالیز یا پیوند کلیه دارد. در حال حاضر، هیچ درمان موثری برای CKD در دسترس نیست. از این رو، نیاز فوری به کشف مکانیسمهای پاتولوژیک زمینهای CKD برای کمک به تدوین استراتژیهای درمانی مؤثر برای پیشگیری و درمان بیماری وجود دارد. اخیرا ارتباطات طبیعت مطالعه نشان داد که DNA-PKcs می تواند یک هدف بالقوه برای درمان CKD باشد.
اثرات ضد فیبروتیک NU7441، یک مهارکننده DNA-PKcs بسیار اختصاصی، مورد مطالعه قرار گرفت. در هر دو مدل موش UUO و UIR، درمان NU7441 توانست به طور قابل توجهی پیشرفت بینابینیهای کلیوی را کاهش دهد. در دوزهای فیزیولوژیکی، NU7441 می تواند تا حدی DNA-PK را مهار کند.
در طول برنامه ریزی مجدد متابولیک سلول های کلیه، کاهش قابل توجهی در اکسیداسیون اسیدهای چرب (FAO) همراه با تغییر متابولیک به گلیکولیز رخ می دهد. این تظاهرات منجر به نفوذ سلول های ایمنی و فیبروز بینابینی می شود. چندین مدل حیوانی فیبروز کلیه نشان داده اند که تضعیف فیبروز از طریق مهار گلیکولیز و ترمیم FAO با استفاده از رویکردهای ژنتیکی یا دارویی امکان پذیر است.
DNA-PKcs نقش اساسی در عملکردهای متابولیک مختلف، مانند فسفوریلاسیون فاکتور رونویسی USF-1 ایفا می کند که باعث سنتز اسیدهای چرب ناشی از انسولین و زوال متابولیک در طول پیری می شود. علاوه بر این، یک مطالعه قبلی نشان داد که DNA-PKcs هدف فعال سازی راپامایسین (mTOR) را تنظیم می کند. حتی اگر پاسخ آسیب DNA (DDR) با آسیب اپیتلیال کلیه مرتبط است، شواهد کمی در مورد نقش آن در تمایز زدایی اپیتلیال و فعال شدن میوفیبروبلاست در CKD پیشرونده مستند شده است.
درباره مطالعه
آ تجزیه و تحلیل متابولومیک بافت کلیه از هر گروه همانطور که نشان داده شد. تصویر Heatmap که سطوح نسبی متابولیتها را در مسیر گلیکولیز، متابولیسم اسیدهای چرب و چرخه کربس در کلیهها از هر گروه نشان میدهد (4=n). میلهها تجزیه و تحلیل آماری متابولیتهای نماینده در کلیههای هر گروه را نشان میدهند (میانگین ± SD، n = 4 موش از هر گروه). برای تعیین مقادیر p از آنالیز واریانس یک طرفه و به دنبال آن آزمون مقایسه چندگانه توکی استفاده شد. ب مدل کاری (الگو با BioRender.com ایجاد شده است) نشان می دهد که در آن DNA-PKcs فعال شدن سیگنالینگ Raptor/mTORC1 را از طریق فسفوریلاسیون TAF7 واسطه می کند و برنامه ریزی مجدد متابولیک را در سلول های اپیتلیال آسیب دیده و میوفیبروبلاست ها ترویج می کند.
در حین تجزیه و تحلیل ارتباط بین اختلالات متابولیک و فیبروز بینابینی، محققان برنامهریزی مجدد متابولیک سلولهای کلیه، یعنی میوفیبروبلاستها و سلولهای اپیتلیال لولهای کلیوی را در طول آسیب کلیه مشاهده کردند. این اتفاق بر ایجاد CKD تأثیر می گذارد.
به طور قابلتوجه، حذف DNA-PKcs اختصاصی لولههای کلیوی نیز مانع پیشرفت فیبروز بینابینی کلیوی در UUO شد. درونکشتگاهی آزمایشها نشان داد که کمبود DNA-PKcs قادر به حفظ فنوتیپ سلولهای اپیتلیال لولهای و تنظیم فعالسازی فیبروبلاست بینابینی در شرایط آزمایشگاهی است. این یافته ها نشان می دهد که DNA-PKcs فعال شدن میوفیبروبلاست و تمایز زدایی اپیتلیال را بدون هیچ ارتباط مستقیمی با کمبود لنفوسیت تسهیل می کند.
بیان DNA-PKcs در کلیه های فیبروتیک افزایش یافته است که باعث پیشرفت بیماری مزمن کلیه می شود. مطالعه حاضر همچنین نشان داد که بیان DNA-PKcs توسط سیگنال دهی TGFβ1-SMAD القا می شود و حذف DNA-PKcs SMAD2/SMAD3 را مسدود می کند. این یافتهها نشاندهنده یک مسیر جدید مرتبط با فعالسازی سیگنالینگ TGFβ1-SMAD در فیبروز است.
مطالعه: زیرواحد کاتالیزوری پروتئین کیناز وابسته به DNA (DNA-PKcs) باعث پیشرفت بیماری مزمن کلیوی در موشهای نر میشود. اعتبار تصویر: نور کریستال / Shutterstock
زمینه