p53調節BMP-Smad信號通路及其在肺動脈高壓中的作用

《p53調節BMP-Smad信號通路及其在肺動脈高壓中的作用》是依託揚州大學，由張鳳玉擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：p53調節BMP-Smad信號通路及其在肺動脈高壓中的作用
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張鳳玉
• 依託單位：揚州大學

項目摘要

肺動脈高壓（PAH）是以肺動脈壓力增高為特徵的一類疾病，其發病機制至今仍不明了。目前已明確血管重構是PAH發病的重要病理特徵，因而延緩肺血管重構，改善心肺功能是藥物治療PAH，提高患者生存率的關鍵靶點。已證實骨形態發生蛋白（BMP）信號通路與PAH的發病密切相關，但其具體的作用機制仍需探索。本研究運用western blot、RNAi等技術，試圖闡明：（1）血清飢餓或BMP抑制對Smad1的負反饋調節作用；（2）p53通過p21-E2F1通路調節Smad1表達；（3）毛細血管擴張性共濟失調突變基因（ATM）通過調節p53表達改變Smad1的活化；（4）通過動物實驗全面驗證上述理論。綜上，本項目可建立ATM-p53和BMP-Smad兩個通路之間的關係，證明ATM-p53通過BMP-Smad1調節PAH的形成。這對於尋找治療PAH提供新的分子理論指導，對於促進人民健康、提高生活質量具有重要意義。

結題摘要

肺動脈高壓（PAH）是以肺動脈壓力增高為特徵的一類疾病，其發病機制至今仍不明了。目前已明確血管重構是PAH發病的重要病理特徵，因而延緩肺血管重構，改善心肺功能是藥物治療PAH，提高患者生存率的關鍵靶點。已證實骨形態發生蛋白（BMP）信號通路與PAH的發病密切相關。但其具體的作用機制仍需探索。本研究利用離體培養的大鼠原代肺動脈平滑肌細胞以及低氧誘導的PAH模型，運用RNAi干擾以及螢光素酶報告基因分析等多種實驗技術進行研究。結果發現：原代培養的大鼠PASMC細胞及多種細胞系（人臍靜脈內皮細胞和293A細胞）驗證，血清飢餓後Smad1蛋白表達會上調，同時BMP抑制劑Noggin可抑制 Smad1的表達，提示血清中存在的BMPs可能調節Smad1表達。降低體外培養PASMC細胞培養基中的血清濃度，加入BMP抑制劑Noggin或轉染Smad1的蛋白磷酸酶PPM1A都會導致Smad1蛋白水平的上調。免疫螢光等技術發現Smad1主要定位在核周區域，血清飢餓時Smad1在細胞質的表達增加。同時轉染Smad1的E3泛素連線酶Smurf1，正常情況下Smurf1會使Smad1發生降解，但是血清飢餓後對Smad1的表達沒有明顯作用。加入蛋白合成抑制劑CHX，發現抑制BMP2會使Smad1蛋白穩定性增加，並導致Smad1蛋白水平上升，但是抑制BMP2作用對PASMC細胞的增殖卻沒有影響。最後在PASMC細胞中過表達Smad1或者Smad1 SXS對細胞的增殖也沒有顯著性影響。提示去除或抑制BMP會導致Smad1的穩定和重新定位，並影響Smad1活化速度和幅度。螢光素酶報告基因分析發現p53直接結合Smad1啟動子1000bp以內從而直接調控Smad1表達而不經過p21-E2F1途徑。ATM作為p53上游，ATM消減後PASMC細胞中Smad1蛋白表達明顯降低，p53和p21蛋白的表達明顯增加，同時ROS的表達也增加。結果與p53過表達一致，提示ATM通過ROS負性調控p53直接參與BMP-Smad信號通路。最後我們利用低氧性大鼠PAH在體實驗證實，ATM負性調控p53影響低氧性PAH大鼠肺動脈壓以及肺血管細胞的凋亡，血管肌化以及纖維化等。這些研究結果提示，ATM可以負性調控p53表達，從而直接與Smad1啟動子結合調控BMP-Smad信號通路參與低氧性肺動脈高壓的進展。