Quantitative peptidomics of endogenous peptides involved in TGF-β1-induced epithelial mesenchymal transition of renal epithelial cells

TGF-β1诱导肾上皮细胞上皮间质转化的内源性肽的定量肽组学

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作者:Rattiyaporn Kanlaya, Visith Thongboonkerd

Abstract

TGF-β1 is a key fibrotic factor mediating epithelial mesenchymal transition (EMT) of epithelial cells through various signaling pathways. However, roles of proteolytic cleavage and endogenous peptide dynamics in TGF-β1-induced EMT remain unknown. We therefore performed quantitative peptidomics of TGF-β1-induced EMT in renal tubular epithelial cells. The acquired mesenchymal characteristics were confirmed, including morphological change (from cobblestone-like to fibroblast-like), decreased epithelial marker (ZO-1), and increased mesenchymal marker (vimentin). Quantitative peptidomics using stable isotope labeling revealed significantly altered levels of 70 unique endogenous peptides (derived from internal and C-terminal parts of 39 unique precursor proteins) after EMT induction. Interestingly, the majority of these peptides were derived from non-short-lived proteins, and analysis of P1 position revealed predominance of hydrophobic residues, suggesting that these endogenous peptides were generated mainly from proteasome cleavage. This hypothesis was confirmed by treating the cells with MG132 (a proteasome inhibitor), which provided almost identical endogenous peptide pattern as of the TGF-β1-treated cells. Moreover, validation assay showed marked reduction of proteasome peptidase activity in both TGF-β1-treated and MG132-treated cells. This is the first peptidome dataset that provides several novel aspects of mechanisms for TGF-β1-induced EMT. Our data also suggest that TGF-β1 exerts inhibitory effect against proteasome activity during EMT induction.

文献解析

1. 文献背景信息​

  • ​标题/作者/期刊/年份​​:

    • Quantitative peptidomics of endogenous peptides involved in TGF-β1-induced epithelial mesenchymal transition of renal epithelial cells

    • 作者:Rattiyaporn Kanlaya, Visith Thongboonkerd

    • 期刊:Cell Death Discovery(IF=6.100,2018)

    • ​权威性​​:期刊专注细胞死亡与疾病机制,通讯作者Thongboonkerd为肾脏病蛋白质组学领域专家。

  • ​研究领域与背景​​:

    • ​分支领域​​:TGF-β1诱导的上皮-间质转化(EMT)与肾脏纤维化的分子机制。

    • ​研究现状​​:TGF-β1通过经典信号通路(如Smad)驱动EMT已被广泛研究,但内源性肽(由蛋白质降解产生的小肽)在EMT中的作用尚未明确。

  • ​研究动机​​:

    • 填补空白:首次探索EMT过程中内源性肽组的动态变化,揭示蛋白酶体调控在EMT中的新机制。


​2. 研究问题与假设​

  • ​核心问题​​:TGF-β1诱导的EMT是否伴随内源性肽组的特异性变化?这些变化是否依赖蛋白酶体活性?

  • ​假设​​:TGF-β1通过抑制蛋白酶体活性,导致特定内源性肽积累,进而促进EMT进程。


​3. 研究方法学与技术路线​

  • ​实验设计​​:

    • ​模型​​:人肾小管上皮细胞(HK-2)经TGF-β1处理诱导EMT。

    • ​技术​​:

      • ​定量肽组学​​:稳定同位素标记(SILAC)比较EMT前后肽组差异。

      • ​验证实验​​:蛋白酶体抑制剂MG132处理,对比肽组变化;蛋白酶体活性检测(荧光底物水解)。

    • ​创新方法​​:首次将肽组学应用于EMT研究,结合蛋白酶体活性抑制实验。


​4. 结果与数据解析​

  • ​主要发现​​:

                       ​EMT标志物变化​​:形态学(成纤维样变)、ZO-1↓、vimentin↑(图1)。

                       肽组差异​​:70种内源性肽(源自39种前体蛋白)显著变化,多为疏水性残基(P1位),提示蛋白酶体来源(图2-3)。

​                       蛋白酶体作用​​:MG132处理与TGF-β1肽组高度重叠,且两者均显著降低蛋白酶体活性(图4)。

  • ​数据验证​​:通过抑制剂反向验证肽组变化与蛋白酶体活性的关联。

  • ​局限性​​:未明确特定肽的功能机制;仅用HK-2细胞,未涵盖其他上皮类型。


​5. 讨论与机制阐释​

  • ​机制深度​​:

    • TGF-β1通过抑制蛋白酶体活性,导致内源性肽积累,可能作为信号分子或调控因子参与EMT(如影响细胞骨架蛋白降解)。

  • ​与既往研究对比​​:

    • 支持TGF-β1的促纤维化作用,但补充了“蛋白酶体-肽组”轴的新视角(区别于经典Smad通路)。

  • ​未解决问题​​:关键肽的生物学功能、是否直接调控EMT相关基因表达?


​6. 创新点与学术贡献​

  • ​理论创新​​:提出EMT中“蛋白酶体活性抑制-内源性肽积累”的新调控层。

  • ​技术贡献​​:肽组学方法可推广至其他纤维化疾病研究。

  • ​实际价值​​:为靶向蛋白酶体或特定肽的抗纤维化药物开发提供依据。


​总结​​:该研究通过肽组学揭示了TGF-β1诱导EMT的蛋白酶体依赖机制,为肾脏纤维化提供了新的分子靶点。

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