《Science | CDK4/6 的活性需要在 G2 停顿期间进行,以防止应激诱导的内再复制》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-05-06
  • 2024年5月3日,约翰霍普金斯大学的研究人员在Science发表题为CDK4/6 activity is required during G2 arrest to prevent stress-induced endoreplication的文章。

    细胞周期事件由细胞周期蛋白依赖性激酶(CDKs)协调,以确保细胞的稳健分裂。CDK4/6 和 CDK2 通过响应有丝分裂原信号、促进 E2F 转录和抑制无性繁殖促进复合物来调节细胞周期的生长 1 期(G1)到合成期(S)的转变。

    该研究发现,在G2-停滞的细胞中仍需要这种机制来防止细胞周期在S期后退出。这一机制揭示了CDK4/6在维持G2状态中的作用,对细胞周期不可逆转以及细胞通过限制点后不需要有丝分裂原的观点提出了挑战。细胞从 G2 退出发生在核糖毒性应激期间,由应激活化蛋白激酶主动介导。应激解除后,相当一部分细胞进行了第二轮DNA复制,导致全基因组加倍。

  • 原文来源:https://www.science.org/doi/10.1126/science.adi2421
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    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2021-04-12
    • 目前,由SARS-CoV-2冠状病毒引起的COVID-19大流行正在影响全球数百万人的生命,并对全球卫生系统和经济造成巨大负担。开发抗SARS-CoV-2的新疗法仍然是当务之急。在评估和分发预防措施的同时,迫切需要开发靶向SARS-CoV-2和具有治疗作用的药物,特别是针对COVID-19重症病例。大型回顾性研究表明,炎性细胞因子和促炎因子水平的升高与疾病严重程度和死亡率的增加有关。 减少感染时基因表达的诱导程度可能是开发针对与过度炎症相关的感染的新疗法的关键。为了了解SARS-CoV-2在感染过程中如何改变染色质功能和基因活性,在一项新的研究中,来自美国西奈山伊坎医学院等研究机构的研究人员在感染过程中进行了结构和表观遗传学的结合分析。相关研究结果于2021年3月30日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“TOP1 inhibition therapy protects against SARS-CoV-2-induced lethal inflammation”。 这些作者对表达人ACE2受体的A549细胞(下称A549-ACE2细胞)在感染SARS-CoV-2后的早期(8h)和晚期(24h)以及在未感染时进行Hi-C分析,结果发现随着感染的发展,细胞基因组的大部分改变它们的全局性相互作用图谱,最终在感染后的24h时间点上与活性(A)或非活性(B)区室相关的染色质发生较大的重新分配。他们还发现这种感染激活的宿主基因大多数是炎症性的。 他们随后发现拓扑异构酶I(TOP1)控制SARS-CoV-2诱导的基因表达反应。他们在A549-ACE2细胞中进行siRNA介导的TOP1敲降,TOP1敲降后的细胞对这种病毒表现出明显的转录反应,从而导致很多感染诱导的基因遭受选择性抑制。对TOP1敲降后下调的基因进行分析表明其中的很多基因参与炎症反应。进一步的实验表明剔除TOP1降低炎症基因IL-6、CXCL2、CXCL3、CXCL8、EGR1和TNFAIP3的表达。此外,利用一种获得美国食品药品管理局(FDA)批准的TOP1抑制剂---拓扑替康(topotecan, TPT)---处理感染SARS-CoV-2的A549-ACE2细胞,结果发现与利用siRNA进行TOP1敲降一样,TPT处理抑制IL-6、CXCL2、CXCL3、CXCL8、EGR1和TNFAIP3表达。不过与具有抗病毒活性的瑞德西韦不同的是,TPT并不抑制病毒复制,这表明它的活性在于抑制宿主基因表达。 接着,这些作者在叙利亚金黄地鼠感染SARS-CoV-2后第一天和第二天,分别用TPT(10mg/kg)和二甲基亚砜(DMSO,作为对照)处理这些地鼠。在感染后第4天和第6天对来自这些地鼠的肺部进行组织学和转录组分析。他们发现TPT抑制受感染地鼠肺部中的炎症基因表达,而且接受TPT处理的受感染地鼠肺部的基因表达谱类似于未受感染地鼠肺部。不同于二甲基亚砜处理的那样,TPT处理减少受感染地鼠中肺部损伤的病理特征,而且感染后第4天和第6天,它们的肺部没有明显的肺泡腔浸润、渗出或出血。此外,当将TPT剂量下降5倍至2mg/kg时,在SARS-CoV-2感染期间,TPT处理仍然能有效地抑制受感染地鼠中的炎症基因表达,缓解炎症诱导的病理特征。这一结果支持以下假设:TPT在体内抑制SARS-CoV-2诱导的肺部炎症。 为了测试抑制炎症是否会给感染SARS-CoV-2的K18-hACE2小鼠提供保护效果,这些作者开展三种不同的TPT处理方案:早期方案,在感染后第一天和第二天给送2mg/kg TPT;中期方案,在感染后第三天和第四天给送2mg/kg TPT;晚期方案,感染后第四天和第五天给送2mg/kg TPT。他们的结果表明早期方案和中期方案不能有效地降低SARS-CoV-2 感染引起的发病率和死亡率,尽管中期方案显著地延迟体重减轻的发生。而晚期方案给受感染小鼠提供显著的生存获益,而且显著改善受感染小鼠的发病率。正如预期的那样,TPT处理与受感染小鼠肺部的炎症基因表达遭受抑制相关。 他们在受感染的K18-hACE2小鼠中评估了TPT处理的长期影响。相比于DMSO处理的小鼠,TPT处理的小鼠在感染后存活了9周。DMSO处理的小鼠和TPT处理的小鼠在感染后5周具有类似的中和抗体活性,这表明TPT处理并不会负面地影响适应性免疫反应。这表明TPT处理抑制这些受感染小鼠的高炎症反应可以使其摆脱SARS-CoV-2的致命感染。 综上所述,这些结果支持TOP1抑制有潜力作为一种有效地对抗严重SARS-CoV-2感染的宿主靶向疗法。TPT及其衍生物是大多数国家可获得的廉价的临床级抑制剂。还需要开展临床试验来评估重新利用TOP1抑制剂治疗人类重症COVID-19的疗效。
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    • 编译者:李永洁2
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    • Hepcidin是肝脏特异性表达的一种小分子抗菌肽,是铁代谢的负调节激素。我们最近的调查显示,Hepcidin可以通过下调铁转运蛋白的含量进而减少铁超负荷大鼠脑中的铁含量。已有研究表明铁是活性氧的主要发生器。我们推测,Hepcidin能阻止铁的积累,从而减少铁过载介导的氧化应激。为了检验这一假设,我们使用重组的hepcidin-腺病毒(ad-hepcidin)预处理大鼠。通过实时PCR和免疫荧光分析法检测铁调素表达。铁含量是用Perl的染色和石墨炉原子吸收分光光度法测定。本研究发现,在用ad-hepcidin处理的大鼠的皮质,海马,纹状体和黑质铁调素含量分别是对照大鼠的3.50,2.98,2.93和4.07倍。此外,我们证明了在所有四个大脑区域增加的铁以及二氯和8-异前列烷的水平,诱发注射右旋糖酐铁,可有效地通过预处理大鼠ad-hepcidin而防止。我们的结论是,使用ad-hepcidin预处理可以增加铁调素表达和防止增加铁和减少在铁超负荷大鼠脑活性氧。