Circ Res 颜建云/陆立鹤教授团队发现E3泛素连接酶TRIM16促进血管钙化
2025-06-28 论道心血管 论道心血管 发表于上海
该研究首次揭示了E3泛素连接酶TRIM16通过促进DAB2的K63连接泛素化加重血管钙化的机制。
心血管并发症是慢性肾脏病(chronic kidney disease, CKD)患者死亡的首要危险因素，而血管钙化是诱发CKD患者心血管并发症的主要原因之一。血管钙化是指钙磷等矿物质在血管壁异常沉积的病理现象，是一种类似于骨和软骨形成并受精密调控的主动生物学过程，其病理生理学机制尚未完全阐明。
蛋白质翻译后修饰是调控蛋白质功能、稳定性及相互作用的关键机制。泛素化作为重要的蛋白质翻译后修饰类型，可以介导底物蛋白降解、亚细胞定位改变等作用。E3泛素连接酶特异性识别底物蛋白并与底物直接发生作用，是决定泛素化特异性的核心元件。因此，发现调控血管钙化的关键E3泛素连接酶，不仅有助于深化对血管钙化过程中泛素化修饰机制的认识，还可为开发相关治疗手段提供潜在靶点。
2025年6月27日，南方医科大学珠江医院的颜建云教授团队和中山大学中山医学院的陆立鹤教授团队在Circulation Research在线发表了题为“E3 ubiquitin ligase TRIM16-mediated K63-linked ubiquitination of DAB2 enhances integrin β1 endocytosis to facilitate vascular calcification”的研究论文，首次揭示了E3泛素连接酶TRIM16通过促进DAB2的K63连接泛素化加重血管钙化的机制。
本研究首先通过RNA测序结合生物信息分析发现，TRIM16可能是调控血管钙化关键的E3泛素连接酶。研究者观察到高磷处理可显著诱导血管平滑肌细胞中TRIM16的mRNA与蛋白水平上调，尿毒症患者血清亦能促进血管平滑肌细胞TRIM16的蛋白表达。与此同时，在CKD大鼠主动脉组织及人钙化动脉标本中均观察到TRIM16的表达显著升高。
为了研究TRIM16对血管钙化的作用，研究者利用腺病毒过表达TRIM16促进了血管平滑肌细胞钙化和成骨样分化，加重CKD大鼠主动脉钙盐沉积，敲低TRIM16则能明显减轻血管平滑肌细胞以及CKD大鼠主动脉钙化。
为了进一步明确TRIM16对血管钙化的作用，研究人员构建了SM22α-Cre;TRIM16f/f (TRIM16SMKO)和Myh11-CreERT2;TRIM16f/f (TRIM16iKO)两种血管平滑肌条件性敲除小鼠。在腺嘌呤饮食诱导的CKD小鼠模型中，TRIM16基因缺失可显著延缓主动脉钙化的进展。
为探究TRIM16促进血管钙化的机制，研究者通过免疫共沉淀联合质谱(IP-MS)的方法鉴定TRIM16的作用底物。KEGG通路富集结果显著富集于细胞内吞信号通路，且内吞接头蛋白DAB2可能是TRIM16的主要结合蛋白。接下来，研究团队在HEK293T细胞以及血管平滑肌细胞中进行的免疫共沉淀实验证实了TRIM16与DAB2的蛋白互作关系并进一步解析了二者特异性结合的结构域。
研究人员通过放线菌酮追踪实验发现，血管平滑肌细胞钙化进程中TRIM16不参与DAB2的蛋白稳定性调控。同时，在血管平滑肌细胞钙化过程中DAB2的表达水平未发生改变，且在CKD大鼠的主动脉组织以及人的钙化动脉标本中，其表达亦无显著变化。既往研究表明，K63型泛素化已被证实可以调控内吞复合体组装。泛素位点突变实验证实TRIM16促进DAB2的K63连接型泛素化，且敲除TRIM16使CKD小鼠主动脉DAB2的K63型泛素化水平明显减弱。通过构建TRIM16的不同截断体和DAB2的不同赖氨酸突变体，研究者证实SPRY结构域是TRIM16介导DAB2发生K63泛素化修饰的关键功能域，且DAB2的K656位点是TRIM16催化K63泛素链连接的关键位点。
研究显示，敲低DAB2不仅可抑制CKD小鼠的主动脉钙化进程，还能拮抗TRIM16过表达对血管平滑肌细胞钙化的促进作用。细胞表面生物素化及内吞实验表明，过表达TRIM16可促进细胞膜表面整合素β1的内吞，而敲低DAB2则能抑制TRIM16介导的整合素β1内吞增强效应。进一步研究证实，TRIM16过表达可上调整合素β1下游p-FAK (Y397)和p-STAT3 (Y705)的表达水平，而敲低DAB2阻断了TRIM16对FAK-STAT3通路的激活作用。
综上所述，本研究揭示了TRIM16通过催化DAB2蛋白K656位点的K63连接型泛素化修饰，进而增强整合素β1内吞作用及下游FAK-STAT3信号通路活化，并最终促进慢性肾脏病血管钙化的机制。
南方医科大学珠江医院颜建云教授和中山大学中山医学院陆立鹤教授为本文共同通讯作者，南方医科大学珠江医院蓝子荣博士、南方医科大学附属第三医院梁青春主任医师以及广州市红十字会医院李丽主任医师为该论文共同第一作者。中山大学附属第一医院区景松教授在研究过程中给予了支持和帮助。
原文链接：
https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/CIRCRESAHA.125.326520
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