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Rev-erbα通过调节NF-κB/ Nlrp3轴将生物钟和结肠炎联系在一起


    

原文标题:REV-ERBα integrates colon clock with experimental colitis through regulation of NF-κB/NLRP3 axis

期刊:Nature Communications

影响因子:11.878

发表时间:2018年10月12日

选用服务:Rev-erbα敲除小鼠

 

研究背景:

 

REV-ERBα作为生物钟基因,其缺失会导致小鼠昼夜节律(生物钟)的破坏。同时,它还调节了代谢基因的表达,从而将昼夜节律与细胞代谢相关联。因此,REV-ERBα参与控制了各种生理过程,包括细胞分化、脂质代谢、线粒体生物合成和炎症,成为癌症、血脂异常和炎症性疾病的潜在治疗靶点。

 

溃疡性结肠炎(UC)是炎症性肠病的一种,其发病原因尚不明确。据报道,生物钟的破坏会增加炎症性肠病的发病风险。同时,昼夜扰动也可能改变肠道微生物群,引起炎症性肠病。然而,生物钟调控结肠炎和微生物群的机制在很大程度上仍然是未知的。

 

研究思路:

 

Step 1 寻找加剧结肠炎的生物钟基因

 

DSS诱导的结肠炎导致小鼠持续性的基因表达异常,研究人员通过差异表达(DEG)的通路分析和定量聚合酶链反应(PCR)证实了多个生物钟基因的调控异常。之后,研究人员检验了昼夜节律破坏对实验性结肠炎发展的影响。通过以上实验观察到生物钟的破坏会导致结肠中Rev-erbα的明显下调。同时,患有实验性结肠炎的小鼠表现出Rev-erbα的减少。

 

Step 2验证Rev-erbα在实验性结肠炎中具有潜在的调节作用

 

用Rev-erbα敲除小鼠通过表达谱分析进行验证,与野生型小鼠相比,DSS诱导后Rev-erbα基因敲除小鼠的结肠炎要严重得多,这支持了Rev-erbα在疾病发展中起关键作用。此外,Rev-erbα的敲除导致结肠Nlrp3蛋白和IL-1β/IL-18蛋白水平升高。对原代腹膜巨噬细胞的分析也证实了Rev-erbα对Nlrp3炎性体激活的影响。这些数据表明Rev-erbα在调控Nlrp3炎性体和结肠炎发展中发挥重要作用。

 

Rev-erbα

图1.Rev-erbα让Nlrp3炎性体失活

 

Step 3验证Rev-erbα和Nlrp3之间的关系

 

测定肝脏和结肠中Nlrp3及相关炎性细胞因子的昼夜节律表达。他们发现,除了核心的生物钟基因(如Bma1和Rev-erbα),肝脏Nlrp3也表现出明显的昼夜变化。有趣的是,Nlrp3的振荡周期与Rev-erbα反相,表明Nlrp3可能是Rev-erbα的靶点。在Rev-erbα敲除后,Nlrp3表达的节律性受到抑制。这些数据表明,Nlrp3是时钟控制的基因,也是Rev-erbα的潜在直接靶基因。

 

 

Rev-erbα抑制Nlrp3的转录

图2.Rev-erbα抑制Nlrp3的转录

 

接下来,研究人员又开展一系列实验(化学遗传学、萤光素酶分析、染色质免疫沉淀(ChIP)分析等)发现REV-ERBα可通过与启动子区域的特异性结合直接抑制Nlrp3的转录,阻断NLRP3炎症小体激活的启动期,也可通过NF-κB途径抑制p65的转录从而间接抑制NLRP3,减轻炎性反应

 

缓解结肠炎

图3.Rev-erbα激活可缓解结肠炎

 

结论:

 

该研究表明Rev-erbα可作为生物钟和结肠炎之间的潜在联系。Rev-erbα通过其对NF-κB/ Nlrp3轴的抑制作用来调控实验性结肠炎。Rev-erbα有望作为预防和控制结肠炎的药物靶点。

 

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作为实力雄厚的基因工程鼠技术平台,赛业生物已服务全球数万名科学家,赛业产品与技术已直接应用于包括CNS(Cell, Nature, Science)三大期刊在内的2700余篇学术论文。2016年,TurboKnockout把ES打靶金标准推向新高度;同年,CRISPR-Pro使大片段敲入及条件性基因敲除变得更加高效;2017年,AlphaKnockout基因打靶专家系统首次实现基于人工智能的最优化方案设计;同年7月,推出万例CRISPR-AI基因敲除小鼠资源库。赛业一步一个脚印,踏实前行,助力中国科研!