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Kelch-like 蛋白 42 是一种促纤维化的泛素 E3 连接酶,与系统性硬皮病有关。

Kelch-like protein 42 is a profibrotic ubiquitin E3 ligase involved in systemic sclerosis.

机构信息

Department of Environmental and Occupational Health, Graduate School of Public Health, University of Pittsburgh, Pittsburgh, Pennsylvania 15261; Aging Institute, Department of Medicine, School of Medicine, University of Pittsburgh, Pittsburgh, Pennsylvania 15213.

Aging Institute, Department of Medicine, School of Medicine, University of Pittsburgh, Pittsburgh, Pennsylvania 15213.

出版信息

J Biol Chem. 2020 Mar 27;295(13):4171-4180. doi: 10.1074/jbc.AC119.012066. Epub 2020 Feb 17.

Abstract

Systemic scleroderma (SSc) is an autoimmune disease that affects over 2.5 million people globally. SSc results in dysfunctional connective tissues with excessive profibrotic signaling, affecting skin, cardiovascular, and particularly lung tissue. Over three-quarters of individuals with SSc develop pulmonary fibrosis within 5 years, the main cause of SSc mortality. No approved medicines to manage lung SSc currently exist. Recent research suggests that profibrotic signaling by transforming growth factor β (TGF-β) is directly tied to SSc. Previous studies have also shown that ubiquitin E3 ligases potently control TGF-β signaling through targeted degradation of key regulatory proteins; however, the roles of these ligases in SSc-TGF-β signaling remain unclear. Here we utilized primary SSc patient lung cells for high-throughput screening of TGF-β signaling via high-content imaging of nuclear translocation of the profibrotic transcription factor SMAD family member 2/3 (SMAD2/3). We screened an RNAi library targeting ubiquitin E3 ligases and observed that knockdown of the E3 ligase Kelch-like protein 42 (KLHL42) impairs TGF-β-dependent profibrotic signaling. KLHL42 knockdown reduced fibrotic tissue production and decreased TGF-β-mediated SMAD activation. Using unbiased ubiquitin proteomics, we identified phosphatase 2 regulatory subunit B'ϵ (PPP2R5ϵ) as a KLHL42 substrate. Mechanistic experiments validated ubiquitin-mediated control of PPP2R5ϵ stability through KLHL42. PPP2R5ϵ knockdown exacerbated TGF-β-mediated profibrotic signaling, indicating a role of PPP2R5ϵ in SSc. Our findings indicate that the KLHL42-PPP2R5ϵ axis controls profibrotic signaling in SSc lung fibroblasts. We propose that future studies could investigate whether chemical inhibition of KLHL42 may ameliorate profibrotic signaling in SSc.

摘要

系统性硬皮病(SSc)是一种影响全球超过 250 万人的自身免疫性疾病。SSc 导致功能性结缔组织中异常的成纤维细胞信号,影响皮肤、心血管系统,特别是肺部组织。超过四分之三的 SSc 患者在 5 年内会发展为肺纤维化,这是 SSc 患者死亡的主要原因。目前尚无治疗 SSc 肺部疾病的批准药物。最近的研究表明,转化生长因子β(TGF-β)的成纤维细胞信号与 SSc 直接相关。先前的研究还表明,泛素 E3 连接酶通过靶向降解关键调节蛋白,有力地控制 TGF-β信号;然而,这些连接酶在 SSc-TGF-β信号中的作用尚不清楚。在这里,我们利用原发性 SSc 患者的肺细胞,通过核转位高内涵成像对 TGF-β信号进行高通量筛选,核转位的是致纤维化转录因子 SMAD 家族成员 2/3(SMAD2/3)。我们筛选了针对泛素 E3 连接酶的 RNAi 文库,观察到 E3 连接酶 Kelch-like 蛋白 42(KLHL42)的敲低会损害 TGF-β依赖性致纤维化信号。KLHL42 敲低减少了纤维化组织的产生,并降低了 TGF-β介导的 SMAD 激活。通过使用无偏泛素蛋白质组学,我们鉴定出磷酸酶 2 调节亚基 B'ϵ(PPP2R5ϵ)是 KLHL42 的底物。机制实验验证了 KLHL42 通过泛素介导 PPP2R5ϵ 的稳定性控制。PPP2R5ϵ 的敲低加剧了 TGF-β介导的致纤维化信号,表明 PPP2R5ϵ 在 SSc 中的作用。我们的研究结果表明,KLHL42-PPP2R5ϵ 轴控制 SSc 肺成纤维细胞的致纤维化信号。我们提出,未来的研究可以研究化学抑制 KLHL42 是否可以改善 SSc 中的致纤维化信号。

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