筛选影响 SFTPC 蛋白稳定性的酶

韩国汉阳大学、江原大学等团队在 Theranostics 研究了肺表面活性蛋白 C(SFTPC)的致病变异。I73T 变异与间质性肺病有关,可造成前体蛋白处理异常和积累;研究希望找到调节这一过程的去泛素化酶。

团队在表达 SFTPC 的 BEAS-2B 细胞中用 CRISPR/Cas9 敲除文库筛选,发现降低 USP11 会减少 SFTPC 蛋白。免疫共沉淀、泛素化和半衰期实验显示,USP11 与 SFTPC 相互作用,并延缓其降解;对 I73T 突变蛋白的稳定作用更明显。

研究随后用基因编辑在人诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSC)中加入 SFTPC-I73T 纯合突变,再与野生型细胞分别诱导肺泡类器官。这样的配对模型用于比较突变本身及降低 USP11 之后的组织表型。

突变类器官出现异常结构和胶原增加

细胞在分化第 21 天经 EpCAM 分选,按每孔 25,000 个细胞聚集,再继续培养形成肺泡类器官。野生型模型呈现带腔的上皮结构;突变模型腔隙较少、排列紊乱,前体 SFTPC 更多出现在细胞膜。

突变模型的胶原染色及 α-SMA、COL1A1 等纤维化相关基因表达增加。降低 USP11 表达后,腔隙面积、胶原沉积和相关分子指标得到改善;胶原凝胶收缩也减弱。

作者解释,突变蛋白异常积累会增加肺泡上皮应激,而 USP11 有助于维持这种积累。降低 USP11 表达后,突变蛋白积累和纤维化样变化同时减轻。

米托蒽醌与 TGF-β 共同处理 48–72 小时

为进一步测试药物作用,团队在野生型和突变肺泡类器官中加入 25 ng/mL TGF-β,诱导纤维化相关变化;另将 6 μM 米托蒽醌与 TGF-β 共同处理 48 或 72 小时。研究把米托蒽醌作为 USP11 抑制剂使用。

与 TGF-β 单独处理相比,共同处理后的突变模型中 USP11、α-SMA、COL1A1 及 vimentin 免疫染色信号降低。COL1A1、α-SMA 和纤维连接蛋白的 mRNA 也减少,胶原凝胶收缩得到缓解。

配套小鼠实验使用博来霉素诱导肺损伤,分别在诱导前及诱导后给米托蒽醌。肺组织染色、纤维化标志和组织评分出现改善,提供了体内模型的补充观察。

米托蒽醌与 TGF-β 共同处理后的肺泡类器官染色、胶原凝胶收缩及基因表达。

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米托蒽醌与 TGF-β 共同处理后的肺泡类器官染色、胶原凝胶收缩及基因表达。(Janardhan Keshav Karapurkar et al. / Theranostics, 2025, Figure 7;CC BY 4.0;PMC)

纯合模型用于突出变异效应

研究采用纯合 I73T 细胞,以突出突变蛋白的积累和表型。作者同时指出,临床相关 SFTPC 变异多为杂合;后续计划使用特定突变动物模型,继续检验 USP11 抑制的作用。

这项研究分别检验了 USP11 对突变蛋白稳定性的影响,以及降低 USP11 表达、加入米托蒽醌后类器官组织结构、胶原收缩和分子指标的变化。

来源与延伸阅读

  1. Targeting USP11 counteracts SFTPCI73T-associated interstitial lung disease in hiPSCs-derived alveolar organoids and in vivo models. Theranostics (2025). ↗