BIRC3和NOC2L通过协同作用促进P53的乙酰化，从而加速败血症相关急性肾损伤中的坏死性凋亡过程

《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease》：BIRC3 and NOC2L synergistically promote P53 acetylation to accelerate necroptosis in sepsis-associated acute kidney injury

BIRC3通过促进p53-K382乙酰化驱动肾细胞坏死性凋亡，其与NOC2L协同调控机制为SA-AKI治疗提供新靶点。

　　

马晓彤|王宇晨|刁如雪|尹梦娇|沈秋玲|吕宇阳|徐明宇|金英宇

哈尔滨医科大学第一附属医院临床实验室，中国哈尔滨

摘要

脓毒症相关性急性肾损伤（SA-AKI）是指在脓毒症发作后7天内发生的急性肾损伤，这种损伤在重症患者中更为常见，并且与不良预后密切相关。为了研究细胞死亡与SA-AKI之间的关系，我们在SA-AKI大鼠的肾脏中使用了mRNAseq检测方法。测序结果显示，含有杆状病毒IAP重复序列3（BIRC3）的基因以及多种形式的程序性细胞死亡（包括坏死性凋亡）显著上调，这些结果也得到了验证。同时，BIRC3的抑制剂Birinapant能够抑制坏死性凋亡和炎症反应。此外，通过激光共聚焦显微镜和免疫沉淀-质谱联用技术（Co-IP/MS），我们首次鉴定出了与BIRC3结合的蛋白质NOC2L（核仁相关转录抑制因子）。我们利用流式细胞术、Annexin V-FITC染色以及线粒体膜电位检测来量化凋亡情况，并通过投影电子显微镜观察细胞损伤。由于NOC2L能够抑制P53的乙酰化，我们进一步研究了P53乙酰化在SA-AKI中的调控机制，初步发现BIRC3促进了P53在K382位的乙酰化。然而，BIRC3对P53乙酰化的促进作用超过了NOC2L的抑制作用，这两种分子共同调节P53-K382位的乙酰化，从而驱动下游的坏死性凋亡过程。本研究表明BIRC3在肾细胞中诱导坏死性凋亡并加速肾脏疾病的进展。初步证据表明BIRC3在K382位促进P53的乙酰化。此外，BIRC3与其相互作用蛋白NOC2L共同调节P53的乙酰化，进而促进坏死性凋亡的发生。BIRC3和NOC2L可能成为SA-AKI的潜在治疗靶点，为该疾病的治疗提供新的策略。

引言

脓毒症相关性急性肾损伤（SA-AKI）预示着较差的预后，患者需要更长的重症监护（ICU）时间和住院时间，死亡率较高（>50%），治疗费用也较高[1]，[2]。急性肾损伤大多与脓毒症、药物或侵入性操作有关[3]，而脓毒症是急性肾损伤最常见的原因[4]。大约50%的脓毒症病例和六分之一的ICU住院患者会出现SA-AKI[5]。因此，基于SA-AKI的内在机制寻找有效的治疗方法和药物靶点至关重要。

BIRC3（杆状病毒IAP重复序列3）属于IAP家族，通过与肿瘤坏死因子受体相关因子TRAF1和TRAF2结合来抑制凋亡[6]。作为一种E3泛素-蛋白连接酶，BIRC3的E3泛素-蛋白连接酶活性可以作用于RIPK1、RIPK2、RIPK3和RIPK4等靶蛋白[7]，[8]。在缺氧/再灌注引起的肾损伤中，cIAP2可介导凋亡[9]；而在输尿管阻塞（UUO）诱导的小鼠模型中，BIRC3对TGF-β MAPK/PI3K/Akt信号通路的刺激会加剧线粒体分裂并促进内皮-间质转化（EndMT），从而导致肾纤维化[10]。这些发现表明BIRC3在凋亡和肾损伤过程中起着关键作用。然而，其在脓毒症相关性急性肾损伤（SA-AKI）中的具体调控机制仍需进一步研究。

坏死性凋亡是一种不依赖于Caspase-8的炎症性程序性细胞死亡方式。TNFα诱导的坏死性凋亡由受体相互作用丝氨酸/苏氨酸激酶1（RIPK1）引发，RIPK1会激活下游的受体相互作用蛋白激酶3（RIPK3），形成坏死性凋亡复合体，进而诱导混合谱系激酶结构域样假激酶（MLKL）的循环磷酸化、MLKL蛋白的寡聚化以及阳离子通道的形成[11]，[12]，[13]，[14]。与传统凋亡不同，经历坏死性凋亡的细胞会保持细胞膜的完整性，而经历坏死性凋亡的细胞则会出现细胞膜破裂，这是坏死性凋亡的一个关键特征[15]。在肾缺血-再灌注损伤后，RIPK1的表达增加，导致RIPK3和MLKL的磷酸化，从而引发坏死性凋亡[16]。在缺血-再灌注后3-12小时，近端肾小管细胞（PTC）中的pMLKL染色呈强阳性[17]。上述结果表明坏死性凋亡在急性肾损伤中发生并起着重要作用，但其具体机制尚不清楚。

NOC2L（核仁相关转录抑制因子）已被证实是一种组蛋白乙酰转移酶（INHAT）的抑制剂。NIR可以与P53的两个位点结合并抑制其功能。它通过结合组蛋白尾部并阻碍HAT与组蛋白的相互作用来抑制组蛋白乙酰化。通过串联亲和纯化技术分离出了与NOC2L相互作用的蛋白质，发现肿瘤抑制因子P53是一种与NIR相互作用的转录因子[18]。P53作为一种转录因子，调控着细胞周期停滞、DNA修复、凋亡、自噬和代谢等多种生理过程[19]。在SA-AKI中，P53从核转移到细胞质的程度增加，去乙酰化可以促进自噬从而减轻肾损伤[20]。在急性肾损伤中，降低P53的K382位乙酰化可以抑制铁死亡（ferroptosis）[21]。相反，减少P53和NF-κB p65的乙酰化可以保护过氧化物酶体功能，降低促炎细胞因子和巨噬细胞的浸润，并抑制凋亡[22]。因此，P53的乙酰化在急性肾损伤中起着关键作用，但NOC2L在其中的病理生理机制仍不清楚，需要进一步研究。

因此，本研究旨在探讨BIRC3在脂多糖（LPS）诱导的SA-AKI中的关键作用及其与坏死性凋亡的关系。同时，研究BIRC3如何与NOC2L协同作用以促进P53-K382位的乙酰化，从而加剧坏死性凋亡。这项研究可能为未来的SA-AKI治疗提供新的靶点。

部分内容摘录

大鼠肾脏组织的转录组测序

19只Wistar大鼠根据时间梯度被分为对照组（n=4）、LPS处理3小时组（n=5）、LPS处理6小时组（n=5）和LPS处理12小时组（n=5），在脂多糖（LPS，大肠杆菌血清型0111：B4130，Sigma Aldrich，美国密苏里州圣路易斯）处理结束后，从大鼠体内取出肾脏并保存在RNA稳定剂（R0118，Beyotime，中国上海）中，用于在线测序。三个LPS处理组的数据通过R Studio进行分析，以识别差异基因。

大鼠肾脏组织的mRNA测序

分别对LPS处理3小时、6小时和12小时的大鼠以及对照组的肾脏组织进行了mRNA测序。将LPS处理3小时、6小时和12小时组的测序数据与对照组进行比较，筛选出差异基因，阈值设为P<0.05、Log2FoldChange<-1或>1。使用R Studio对三组中的差异基因进行可视化分析，发现BIRC3在所有时间点的肾脏组织中均显著上调。

讨论

急性肾损伤（AKI）是一种临床综合征，其特征是肾功能迅速下降，表现为血清肌酐水平升高、尿量减少以及电解质和酸碱平衡紊乱[25]。脓毒症是重症患者中急性肾损伤最常见的原因。然而，SA-AKI的病理生理机制尚不清楚。Adhikari等人估计全球每年有高达1900万例SA-AKI病例，但实际发病率可能更高。

结论

总之，大鼠肾脏组织的mRNA测序结果显示BIRC3、RIPK1、RIPK3和MLKL显著上调。抑制BIRC3可以减轻肾组织损伤并减少坏死性凋亡的发生，同时初步证实BIRC3在P53的K382位促进乙酰化。此外，我们首次发现了BIRC3与NOC2L之间的相互作用，两者通过P53乙酰化途径共同促进坏死性凋亡的发生。Birinapant是一种新型药物，具有潜在的治疗潜力。

作者贡献声明

马晓彤：撰写初稿、数据整理。王宇晨：软件处理、数据分析。刁如雪：数据可视化、软件应用。尹梦娇：实验方法设计。沈秋玲：撰写初稿。吕宇阳：撰写初稿。徐明宇：数据可视化。金英宇：审稿与编辑。

利益冲突声明

无利益冲突的作者请选择“我无需声明”选项。