Circulation | 扬州大学龚开政等团队合作发现维持肺血管稳态的调控新机制
来源：生物探索 2024-04-20 11:47
研究表明，BRCC3水平在人类多环芳烃疾病和啮齿动物PH模型中较低。BRCC3通过在PASMCs中去泛素化ALK2激活ALK2-Smad1/5/9-PPAR γ轴。
扬州大学龚开政、加州大学圣地亚哥分校John Y.-J. Shyy及 Jason X.-J. Yuan共同通讯在Circulation（IF 38）在线发表题为“BRCC3 Regulation of ALK2 in Vascular Smooth Muscle Cells: Implication in Pulmonary Hypertension”的研究论文，该研究发现BRCC3通过维持BMP信号(即ALK2-Smad1/5-PPARγ轴)的完整性，同时抑制PASMCs中TGF-β信号，在维持肺血管稳态中起关键作用。在PAH患者和实验性肺动脉高压动物的pasmc中，BRCC3显著下调。BRCC3通过在Lys-472和Lys-475位点去泛素化ALK2，激活受体调控的Smad1/5/9 (Smad1/5/9)，从而导致BMP调控的PPARγ、p53和Id1的转录激活。BRCC3过表达也通过下调TGF-β表达和抑制Smad3磷酸化来减弱TGF-β信号传导。
体外实验表明，BRCC3或去泛素样ALK2-K472/475R的过表达可减弱PASMC的增殖和迁移，增强PASMC的凋亡。在SM22α-BRCC3-Tg小鼠中，由于PASMCs中ALK2-Smad1/5-PPARγ轴的激活，肺动脉高压得到改善。相比之下，Brcc3-/-小鼠由于抑制ALK2-Smad1/5信号通路，对实验性肺动脉高压的易感性增加。总之，这些结果表明，BRCC3通过维持BMP信号(即ALK2-Smad1/5-PPARγ轴)的完整性，同时抑制PASMCs中TGF-β信号，在维持肺血管稳态中起关键作用。这种BMP/TGF-β通路的再平衡对于PAH的缓解具有重要的临床转化意义。
BMPR2(骨形态发生蛋白2型受体)的突变和功能障碍与特发性和遗传性肺动脉高压(PAH)的发展有关。BMPR2在缺乏遗传原因的PAH患者中趋于下调，可能是由于炎症或环境影响。在BMP(骨形态发生蛋白)结合后，BMPR2结合并磷酸化其同源I型受体ALK2 (激活素受体样激酶-2；也被称为激活素A受体，I型)来激活BMP-BMPR2-Smad1/5/9信号级联。
磷酸化的(p) Smad1/5/9易位进入细胞核，导致典型转录因子如Id1和非典型转录因子包括PPARγ和p53的激活，这些转录因子对肺动脉平滑肌细胞(PASMCs)发挥抗增殖和促凋亡作用。TGF-β(转化生长因子-β)或激活素-A结合后，TGF-β受体通过磷酸化Smad2/3发出信号，对肺血管细胞产生促增殖作用。然而，BMP和TGF-β臂对血管细胞的增殖、肥大、分化和存活有不同的影响，这取决于谱系和生物学背景。
TGF-β家族受体(包括BMPR2/ALK2和TGF-β r2 /R1)和受体调节(R) Smads (Smad1/5/9或Smad2/3)的翻译后修饰(如磷酸化和泛素化)显著影响其活性，从而调节靶细胞命运。与K48相关的蛋白质泛素化通常与其蛋白酶体降解有关，而与K63相关的泛素化则参与多种细胞事件，包括DNA修复、细胞内蛋白质运输和激酶信号传导。SMURF1 (Smad泛素化调节因子1)作为HECT (E6AP C端同源)型E3泛素连接酶的成员，泛素化R-Smads (Smad1/5)进行蛋白酶体降解，从而阻断BMP信号传导。此外，SMURF1通过I-Smads对BMPRI和Smad1/5的降解，下调BMP信号。在实验性肺动脉高压(PH)啮齿动物中，SMURF1显著升高。然而，SMURF1是否介导多环芳烃肺血管中BMP成分蛋白的泛素化以及任何再平衡机制目前尚不清楚。
BRCC3在PAH减轻中的保护作用示意图（Credit: Circulation）
PASMCs向高增殖状态的表型变化与肺血管重构和小动脉肌肉化的发展有关。在PAH患者和实验性PH动物的PASMCs中，抗增殖BMP信号下调，而TGF-β、激活素和GDFs(生长分化因子)诱导的促增殖信号增强。事实上，ActRIIA(一种激活素受体IIA的融合蛋白配体陷阱)能够抑制促增殖TGF-β信号，降低肺血管阻力，提高PAH患者的生存率(PulSAR和STELLAR试验)。
该研究表明，BRCC3水平在人类多环芳烃疾病和啮齿动物PH模型中较低。BRCC3通过在PASMCs中去泛素化ALK2激活ALK2-Smad1/5/9-PPAR γ轴。因此，BRCC3似乎在疾病发病机制中拮抗SMURF1，上调和激活BRCC3可能是PAH/PH的一种新的治疗策略。
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