神经钙调蛋白磷酸酶PPP3CA特异性siRNA对VEGF和FGF2诱导的羊胎盘动脉血管内皮细胞增殖的影响

摘要

二聚体，由于其分布的广泛性和功能的多样性，越来越受到人们的关注。近期研究表明，PPP3介导的信号通路在心血管的形态发生中起重要作用，并参与了免疫应答，心肌肥大、血管平滑肌细胞分化等功能的调节。而且研究发现在人脐静脉血管内皮细胞和真皮微动脉血管内皮细胞中，PPP3的抑制剂环孢素A(cyclosporineA，CsA)抑制了VEGF而不是FGF2诱导的细胞增殖，这种抑制作用主要是减弱了MAPK3/1的活性所致，从而进一步表明了PPP3和MAPK3/1之间存在着某种相互的作用。同时在心肌细胞和B淋巴细胞中，也发现了CsA对MAPK3/1活性的抑制作用。但CsA对MAPK3/1的激活作用也在绒毛膜滋养层细胞和大鼠肾小管上皮细胞中有报道。相对于MAPK3/1，PPP3对蛋白激酶AKT1的作用却报道甚少，仅发现在A549细胞中，抑制PPP3的活性，并不影响AKT1的磷酸化水平。因此在本实验中，我们验证了抑制PPP3CA的表达，是否影响了VEGF和FGF2诱导的OFPAE细胞增殖，而且这一作用是否是通过作用于FGF2和VEGF激活的MAPK3/1和AKT1的磷酸化水平来实现的。 本实验利用RNA干扰技术(RNA interference，RNAi)设计并化学合成了针对PPP3CA的特异性小干扰RNA(short interfering RNA，siRNA)，其对PPP3CA蛋白表达的抑制率(p<0.05)达到97％左右，但不影响蛋白磷酸酶2的调节亚基α(protein phosphatase 3 regulatory subunit α，PPP2CA),MAPK3/1，AKT1和3-磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde3-phosphate dehydrogenase，GAPDH)的蛋白水平.而且这种抑制效果至少可以持续72小时。进一步采用紫结晶法检测PPP3CA siRNA对VEGF和FGF2诱导的细胞增殖的影响，发现转染了PPP3CA和scrambled siRNA的OFPAE细胞，VEGF和FGF2都剂量依赖性(P<0.05)地诱导了细胞的增殖。与scrambled siRNA转染组相比较，PPP3CA siRNA显著(p<0.05)地促进了VEGF，而不是FGF2诱导的细胞增殖。为进一步验证PPP3CA siRNA对VEGF和FGF2激活的MAPK3/1和AKT1的影响，我们利用蛋白印迹分析技术检测了MAPK3/1和AKT1的磷酸化水平。结果显示相对于scrambled siRNA转染组，PPP3CA siRNA并未(p<0.05)改变VEGF对MAPK3/1和AKT1的激活作用，但显著(p<0.05)地抑制了FGF2激活的MAPK3/1和AKT1的磷酸化水平。因此本实验结果说明PPP3CA在VEGF，但不是FGF2诱导的OFPAE细胞增殖过程中发挥着重要的作用，同时也影响了FGF2，而不是VEGF激活的MAPK3/1和AKT1的磷酸化水平。 对于PPP3参与了VEGF，而不是FGF2诱导的细胞增殖是与先前的报道相一致的。而且都是以内皮细胞作为研究对象。所不同的是其它报道认为抑制PPP3的活性减弱了VEGF诱导的细胞增殖，而我们发现抑制PPP3CA增强了VEGF诱导的细胞增殖。这很可能是由于在以前文献的报道中，一般都是利用PPP3的抑制剂CsA作为研究手段。CsA可以通过与PPP3的调节亚基和催化亚基相结合由此产生的空间位阻使得PPP3的蛋白质底物无法接近其磷酸酶活性区域，从而阻止了PPP3对底物的脱磷酸化作用。因此被广泛地用于对PPP3功能方面的研究。但近期的研究发现，PPP3并不是该抑制剂的唯一底物，CsA可以抑制线粒体内膜通透转变孔道的开放，而此抑制过程并没有PPP3的参与。因此我们认为，CsA抑制‘VEGF诱导的促血管生成作用可能并不仅仅通过PPP3一个底物来完成。另一方面，在本实验中，VEGF对OFPAE细胞增殖的诱导过程是发生在抑制了PPP3CA之后至少16个小时(血清饥饿时间)。而文献报道的用CsA来抑制PPP3CA的时间一般是30分钟到60分钟，因此相对于这种短期的过程，相对长期的蛋白质表达的抑制过程势必会导致一系列信号传导通路在持续时间和强度方面的改变。最后需要提出的是在本实验中我们所设计的siRNA是仅针对PPP3催化亚基中的一个亚型，它只能具有部分PPP3的生物学活性，本实验并不能排除PPP3CB也在VEGF诱导的细胞增殖中发挥着一定的作用。 尽管我们前期工作发现了在OFPAE细胞中，MAP2K1/2/MAPK3/1和P13K/AKT1两条信号通路参与了对于VEGF和FGF2诱导的细胞增殖过程的调节。但对于PPP3CA siRNA不同地影响了VEGF和FGF2诱导的细胞增殖提示在抑制PPP3CA表达之后，很可能又会激活其它信号传导途径来参与对此过程的调节。事实上，我们的前期工作也发现了在MAPK家族中，除了MAPK3/1以外， MAPKll(也称作p38 MAPK)也参与对VEGF和FGF2诱导的OFPAE细胞增殖过程的调节。另外对于PPP3CA siRNA所引起的对VEGF和FGF2诱导的MAPK3/1和AKT1磷酸化水平的不同影响，机制仍然不清，很可能是由于抑制PPP3CA后所引起的对其它种类的蛋白磷酸化酶(如丝裂原活化蛋白激酶磷酸酶[mitogen-activated protein kinase phosphatase，MAPKP]和同源性磷酸酶．张力蛋白磷酸酶[phosphatase and tensin homolog，PTEN])的不同调节所导致，有关这方面的调节机理还有待于我们进一步去探讨。 总而言之，本实验第一次证实了在OFPAE细胞中，PPP3CA在VEGF诱导的细胞增殖和FGF2激活的MAPK3/1和AKT1蛋白激酶中发挥着重要的作用。进一步说明了与胎盘内皮细胞功能调节相关的信号传导通路的复杂多样性，为更好地通过这些信号途径调节胎盘的血流和血供提供更多的理论依据。

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论文说明：缩略词表

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摘要

序言

第一部分PPP3CAsiRNA特异性抑制PPP3CA蛋白的表达

第二部分PPP3CAsiRNA促进VEGF诱导的OFPAE细胞增殖并抑制FGF2激活的MAPK3/1和AKT1的磷酸化水平

结论

参考文献

综述Regulation of vascular endothelial cell proliferation by serine/threonine protein phosphatase 2A and 2B

致谢