MTA1與HDAC2/RNA pol II 的交互作用調控糖尿病腎病變相關基因

Abstract

糖尿病腎病變(diabetic nephropathy, DN)為糖尿病患者常見的嚴重併發症，其致病機轉主要是細胞在高糖或高度糖化終產物(advanced glycation end products, AGE)的刺激下，活化protein kinase C及reactive oxygen species (ROS)，進而活化乙型轉型生長因子(TGF-β)而造成腎臟細胞增生及後期的腎臟細胞肥大、細胞外間質(extracellular matrix, ECM)堆積和腎小管上皮細胞轉變成間質細胞(epithelial-to- mesenchymal transition, EMT)，最後導致腎臟纖維化，演變為末期腎病(end-stage renal disease, ESRD) 。 Metastasis-associated protein 1 (MTA1)是一種轉錄因子，會與其他轉錄因子結合，包括MTA1與(histone deacetylase, HDAC)結合後形成gene repressor抑制基因轉錄，而與RNA polymerase II結合則會形成gene activator促進基因轉錄。MTA1在人類乳癌、前列腺癌等癌症細胞中有大量的表現，會導致癌細胞侵略轉移能力增加，但MTA1在糖尿病腎病變中的角色並不清楚，因此本研究的目的是探討MTA1與轉錄因子蛋白質的交互作用在糖尿病腎病變中的角色。利用高糖刺激正常大鼠近端腎小管上皮細胞(NRK-52E)，發現高糖會增加MTA1的蛋白質表現量，利用MTA1 shRNA 抑制MTA1表現後，能逆轉高糖所促進的ECM堆積與細胞EMT的現象。利用免疫共同沉澱法觀察，實驗結果顯示高糖刺激會使MTA1/HDAC2蛋白質間交互作用增強，抑制下游基因轉錄，利用real-time PCR偵測其下游基因PTEN (a PI3K-Akt inhibitor) 及Smad7 (a TGF-β pathway inhibitor)之mRNA，結果顯示其mRNA表現量都下降。此外在高糖刺激下也會增加RNA polymerase II蛋白質表現和其與MTA1間的交互作用增加，進而啟動下游基因表現，促進p21waf1/cip1 (a cyclin-dependent kinase inhibitor)表現進而造成腎臟細胞肥大，也會促進NF-κB次單元(p65)促進腎臟細胞發炎反應產生，送入MTA1 shRNA後會逆轉此現象。此外本研究亦發現MTA1抑制劑白藜蘆醇(Resveratrol)可逆轉高糖刺激之MTA1增加之現象，進而抑制下游蛋白質增加，我們推測Resveratrol和MTA1 shRNA可能做為治療糖尿病腎病變的策略之一。 此外利用Streptozotocin (STZ)誘導的糖尿病小鼠的動物實驗模式，將糖尿病小鼠尾靜脈注射MTA1 shRNA，抑制生物體內MTA1的生成。也將糖尿病小鼠以腹腔注射resveratrol，8周後犧牲觀察，利用免疫組織化學染色法觀察小鼠腎臟切片中各分子之表現的情形。結果顯示MTA1 shRNA及resveratrol之治療能有效降低高糖誘導的MTA1、Fibronectin、p21waf1/cip1表現。 綜合以上結果，在NRK52E細胞中，高糖會刺激MTA1表現，進而促進蛋白質間交互作用去調控下游基因表現，誘發其下游分子，導致糖尿病腎病變之各種效應。