跳到主页内容
美国国旗

美国政府的官方网站

Dot政府

政府意味着它是官方的。
联邦政府网站通常以.gov或.mil结尾。之前分享敏感信息，确保你在联邦政府网站。

Https公司

网站是安全的。
这个https（https）：//确保您连接到官方网站，并且您提供的任何信息都是加密的并安全传输。

访问密钥 NCBI主页 MyNCBI主页 主要内容 主导航
.2015年9月25日；349（6255）：aaa5612。
doi:10.1126/science.aaa5612。

DNA损伤反应通过抑制GATA4自噬诱导炎症和衰老

Chanhee Kang（康昌熙） 1, 徐启凯 1, 蒂莫西·D·马丁 1, Mamie Z Li女士 1, 马可·德马里亚 2, 利维乌·阿隆 三, 陶璐 三, 布鲁斯·扬克纳 三, 朱迪斯·坎皮西 2, 斯蒂芬·J·埃尔奇 4
附属公司

DNA损伤反应通过抑制GATA4的自噬诱导炎症和衰老

Chanhee Kang（康昌熙）等。 科学类. .

摘要

细胞衰老是一个由p53和p16（INK4a）抑癌蛋白控制的末端应激激活程序。衰老的一个显著特征是衰老相关分泌表型（SASP），这是一种与肿瘤促进和衰老相关的促炎症反应。我们已经确定转录因子GATA4是衰老和SASP调节因子。GATA4在衰老细胞中稳定，是SASP所必需的。正常情况下，GATA4被p62介导的选择性自噬降解，但这种调节在衰老过程中受到抑制，从而稳定GATA4。GATA4反过来激活转录因子NF-κB启动SASP并促进衰老。GATA4的激活依赖于DNA损伤反应调节因子ATM和ATR，而不依赖于p53或p16（INK4a）。GATA4在包括衰老大脑在内的多个组织中积累，可能导致衰老及其相关炎症。

PubMed免责声明

数字

图1
图1。GATA4调节细胞衰老
(A类)左图：表达miR-146a GFP报告子的IMR90细胞感染了载体控制或表达GATA4的病毒，GFP荧光通过荧光激活细胞分选仪（FACS）（AFU，任意荧光单位）测量。数据显示为最大表达式的百分比（即每个箱子中的单元格数除以箱子中包含最大单元格数的单元格数），以便进行规范化。右：计算中值荧光强度（MFI）并将其归一化为矢量控制。数据为平均值±SEM(B类)左图：表达miR-146a-GFP报告子并转染指示siRNAs的IMR90细胞暴露于IR（12Gy）下，用FACS测定GFP荧光；cont表示萤火虫荧光素酶siRNA控制。中心：计算MFI并将其归一化以控制siRNA（−IR）；数据为平均值±SEM。右：免疫印迹分析显示GATA4缺失的效率。(C类)携带Dox-诱导型（Tet-On）载体表达GATA4（Tet-GATA4）或空载体（Tet-vector）的BJ细胞在有或无Dox的情况下生长，并分析SA-β-Gal染色（左）和BrdU掺入（右）。数据为平均值±SEM(D类)携带以萤火虫荧光素酶为靶点的对照shRNA载体或GATA4 shRNA载体的BJ细胞暴露于IR（8 Gy），7天后进行免疫印迹分析（左）和SA-β-Gal染色（右）。数据为平均值±SEM；统计分析采用单因素方差分析（ANOVA）。(E类)通过表达对照或GATA4 shRNAs的BJ细胞的细胞生长分析来评估复制衰老。左：群体加倍分析右：SA-β-Gal染色定量。数据为平均值±SEM；采用单因素方差分析进行统计分析。数据代表四个（A）或三个[（B）至（E）]独立实验。
图2
图2。选择性自噬以p62依赖的方式降解GATA4以防止衰老
(A类)Western blot显示IR诱导衰老期间GATA4蛋白的丰度（top），癌基因（RAS）V12版本)–诱导衰老（左中）或复制衰老（右中）；底部显示了IR诱导衰老过程中GATA4 mRNA的丰度。PD表示人口翻倍。GATA4 mRNA的相对丰度表示为未经IR处理的细胞中表达的变化。(B类)在存在环己酰亚胺（CHX）的情况下，检测增殖细胞（−IR）或IR诱导的衰老细胞[+IR，暴露于IR（12 Gy）后7天]中GATA4蛋白的稳定性。所示为代表性免疫印迹（顶部）和三个独立实验的定量（底部）。数据为平均值±SEM(C类)用蛋白酶体抑制剂MG-132处理IMR90细胞指定时间，并通过Western blotting分析蛋白质。p21作为MG-132的阳性对照。(D类)用指示的自噬抑制剂处理IMR90细胞指定的时间，并用指示的抗体通过免疫印迹分析蛋白质。所示为代表性免疫印迹（左）和四个独立实验的定量（右，24小时治疗）。数据为平均值±SEM；采用单因素方差分析进行统计分析。(E类和F类)用指示的siRNA转染IMR90细胞，转染79小时后通过Western blotting分析蛋白质；cont表示萤火虫荧光素酶siRNA(G公司)来自增殖（−IR）或IR诱导的衰老IMR90细胞的Flag-GATA4免疫沉淀物的免疫印迹[+IR，暴露于IR（12 Gy）后7天]。IR后6天，用二甲基亚砜（DMSO）或Baf A1处理细胞24小时，然后取样以阻止GATA4和p62降解。(H（H）)用Dox处理表达所示Dox诱导的shRNAs的IMR90细胞，并进行SA-β-Gal染色（−Dox，Dox停用16天；+Dox，Domx停用16天后；清洗，Dox启用12天，Dox禁用4天）；cont表示以萤火虫荧光素酶为靶点的对照shRNA。(我)携带表达ATG7 shRNA和对照shRNA或GATA4 shRNA的Dox诱导载体的IMR90细胞用Dox处理，并进行免疫印迹分析（顶部）、SA-β-Gal染色（中部）和BrdU掺入（底部）。标签如（H）所示；数据为平均值±SEM。采用双向方差分析进行统计分析。数据代表三个[（A）、（B）、（E）]、四个（D）或两个[（C）、（F）、（G）、（H）、（I）]独立实验。
图3
图3。基因表达谱分析显示GATA4控制SASP
(A类)左图：来自携带表达GATA4的Dox诱导型载体的IMR90细胞的mRNA表达谱鉴定了显著上调的基因（绿色、对照的表达超过200%，问<0.05）或下调（红色，低于50%的对照表达，问<0.05）。右：上调（绿色）或下调（红色）基因的GO术语分析。数据来自三个独立的实验。(B类)GATA4调节基因（GATA4调控集）和复制衰老调节基因（衰老集）之间的重叠，用于表达超过200%或低于50%的对照基因。χ2检验用于统计分析。(C类)携带表达GATA4的Dox诱导载体或空载体对照的IMR90细胞未经治疗或使用Dox治疗2天，并通过RT-qPCR对所示基因的mRNA丰度进行量化。所示mRNA的相对丰度表示为在无Dox治疗的空载体控制细胞中表达的变化。(D类)将转染有所示siRNAs的IMR90细胞暴露于IR（12Gy）下并培养7天。mRNA的丰度如（C）所示。所示mRNA的相对丰度表示为未经IR处理的对照siRNA转染细胞的表达变化。数据代表四个（C）或三个（D）独立实验。
图4
图4。GATA4调节NF-κB
(A类)将所示的siRNA转染IMR90细胞；转染后2天，细胞未经处理或用Dox处理2天以诱导GATA4。mRNA丰度用qPCR定量。所示mRNA的相对丰度表示为未经GATA4诱导转染对照siRNA的细胞中表达的变化。(B类)表达GATA4的IMR90细胞中核NF-κB/RELA积聚（左）或免疫印迹（中）的免疫细胞化学。免疫印迹分析（右）在IR-诱导衰老期间对转染有指示siRNAs的IMR90细胞进行。(C类)用Dox处理表达GATA4的IMR90细胞2天，并用RT-qPCR定量所示基因的mRNA丰度。所指示的mRNA的相对丰度表示为相对于未经Dox处理的细胞中的表达的变化。插图：TRAF3IP2的免疫印迹分析。(D类)将所示的siRNA转染IMR90细胞；1天后，诱导2天GATA4，并分析指示蛋白（左）或mRNA（右）的丰度。所示mRNA的相对丰度表示为未经GATA4诱导转染对照siRNA的细胞中表达的变化。(E类)在暴露于IR（12 Gy）后的第1天，用所示的siRNA转染IMR90细胞。转染三天后，用Dox诱导由TRE启动子驱动的TRAF3IP2 5天。在TRAF3IP2诱导1天后，用指示的siRNAs再次感染细胞，以加强细胞耗竭。使用RT-qPCR分析mRNA的丰度，显示的mRNA的相对丰度表示为与未经IR和TRAF3IP2诱导的对照siRNA转染细胞的表达变化有关；cont指萤火虫荧光素酶siRNA控制。(F类)转染指示的siRNAs一天后，诱导GATA4 3.5天，并对细胞进行SA-β-Gal染色定量。采用双向方差分析进行统计分析。数据代表三个[（A）、（B）、（D）、（F）]或两个[（C）、（E）]独立实验。
图5
图5。GATA4通路的功能独立于p53和p16通路，并受DDR激酶ATM和ATR的调节
(A类)表达对照或p53 shRNAs的BJ细胞用Dox处理4天，以诱导TRE启动子驱动的GATA4。免疫印迹分析（左）和SA-β-Gal染色（右）。数据为平均值±SEM；cont指靶向萤火虫荧光素酶的对照shRNA。(B类)表达HPV E6或E6和E7的BJ细胞用Dox处理3.5天，诱导由Tet启动子驱动的GATA4，并进行SA-β-Gal染色。数据为平均值±SEM(C类)在表达HPV E6或E6和E7的对照（−IR）或IR处理的[+IR，暴露于IR（12 Gy）后7天]细胞中检测GATA4蛋白的丰度。(D类)顶部：用10 mM nutlin-3处理BJ和IMR90细胞7天。每2天刷新一次媒体。底部：由TRE启动子驱动的p16被诱导4或7天。每2天刷新一次媒体。通过Western blotting分析指示蛋白的丰度。(E类)IMR90细胞用10mM坚果蛋白-3预处理7天，并在暴露于IR（12Gy）之前洗去坚果蛋白-3。IR后7天通过Western blotting分析指示蛋白的丰度(F类)IMR90细胞在暴露于IR（12 Gy）之前，用咖啡因（ATM和ATR抑制剂，1 mM）（左）或ATM抑制剂（ku55933，10 mM）、ATR抑制剂（VE-821，10 mM）或两者（右）预处理1小时。每2天刷新一次培养基，共7天，并通过Western blotting分析指示蛋白的丰度。数据代表三个[（A）、（E）、（F）]或两个[（B）、（C）、（D）]独立实验。(G公司)GATA4如何将自噬和DDR与SASP和细胞衰老联系起来的模型。详见正文。
图6
图6。GATA4在小鼠衰老、人类衰老和小鼠IR诱导的衰老过程中积累
(A类)将小鼠胚胎成纤维细胞（MEFs）暴露于IR（12Gy），并对GATA4蛋白进行蛋白质印迹（左）和免疫荧光（中）。表达对照或GATA4 shRNA的MEF细胞暴露于IR（12Gy）；7天后，通过RT-qPCR（右）量化所示基因的mRNA丰度。所示mRNA的相对丰度表示为未经IR处理的细胞中表达的变化。数据代表了两个独立的实验。(B类)左：在7 Gy]C57BL/6小鼠全身照射（TBI）3个月后，从对照组（−IR）和经IR处理的[+IR）收集肝脏和皮肤组织，并通过Western blotting进行分析。右：进行密度分析以确定GATA4/GAPDH比率。数据为平均值±SEM(C类)左：取年轻（6月龄）和老年（22月龄）C57BL/6小鼠的肝组织，进行Western blotting分析。右：密度分析，如（B）所示。数据为平均值±SEM(D类)左图：通过Western blotting分析年轻和老年人前额叶皮层提取物中GATA4蛋白的丰度。给出了每个样本的年龄和性别（F=女性，M=男性）。右：密度分析，如（B）所示。数据为平均值±SEM。在（B）至（D）中，每条车道代表一种情况。(E类)左：典型青年和老年患者前额皮质GATA4（红色）、p16（绿色）、GFAP（白色）和DNA（DAPI，蓝色）的共焦免疫荧光标记。右上角：少突胶质细胞的免疫荧光定量分析（年轻，n个= 8; 老年人，n个=8），锥体神经元（年轻，n个= 8; 老年人，n个=8）和星形胶质细胞（年轻，n个= 5; 老年人，n个= 6). AFU值显示为平均值±SEM。右下：GATA4和p16蛋白丰度的相关分析。每个点代表一个单独的细胞（少突胶质细胞，n个= 633; 锥体神经元，n个= 505; 星形胶质细胞，n个= 411). 斯皮尔曼相关系数(R（右）)和P（P）显示了老年人细胞的价值。
请参阅PMC中的此图像和版权信息

中的注释

  • 细胞生物学。GATA控制衰老。
    Cassidy LD，成田M。 Cassidy LD等人。 科学。2015年9月25日；349(6255):1448-9. doi:10.1126/science.aad2501。 科学。2015 PMID：26404812 没有可用的摘要。
  • 衰老调控的新途径。
    曹十、李明。 曹X等。 基因组蛋白质组学生物信息学。2015年12月；13（6）：333-5。doi:10.1016/j.gpb.2015.11.002。Epub 2016年1月8日。 基因组蛋白质组学生物信息学。2015 PMID：26777575 免费PMC文章。 没有可用的摘要。

类似文章

查看所有类似文章

引用人

查看所有“引用者”文章

工具书类

    1. Kuilman T，Michallou C，Mooi WJ，Peeper DS。衰老的本质。基因开发2010；24:2463–2479. doi:10.1101/gad.1971610。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Campisi J.衰老、细胞衰老和癌症。《生理学年鉴》。2013;75:685–705。doi:10.1146/annurev-physiol-030212-183653。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
    1. López-Otín C、Blasco MA、Partridge L、Serrano M、Kroemer G。衰老的标志。单元格。2013;153:1194–1217. doi:10.1016/j.cell.2013.05.039。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Herbig U，Ferreira M，Condel L，Carey D，Sedivy JM.衰老灵长类的细胞衰老。科学。2006;311:1257. doi:10.1126/science.1122446。-内政部-公共医学
    1. Jeyapalan JC、Sedivy JM，《细胞衰老和机体老化》。机械老化发展2008；129:467–474。doi:10.1016/j.mad.2008.04.001。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

出版物类型

MeSH术语