20-HETE调节的泛素化蛋白对盐敏感性高血压的作用机制

Cytochrome P450 4F2 (CYP4F2) is a synthase of 20-HETE. We have reported that the increase of 20-HETE is involved in hypertension through the studies in population association, modern biology and CYP4F2 transgenic mice. Recently, we fed CYP4F2 transgenic mice with high salt diet, and found that interaction of 20-HETE with high salt affected ubiquitin-proteasome system, suggesting that ubiquitinated proteins probably link to salt-sensitive hypertension. Therefore, in this project, we are carrying out renal ubiquitylomics study in Dahl Salt-Sensitive rats and Dahl Salt-Resistive rats by tandem mass spectrometry, since we suppose that different levels of 20-HETE result in various responses to high salt. We will screen the ubiquitinated protein modulated by 20-HETE from the kidney of rat models. Furthermore, we will use rat model combined with cell model to identify the specific ubiquitin ligase E3 to the ubiquitinated protein, and elucidate the mechanism of 20-HETE in modulation of ubiquitination and the role of renal ubiquitinated protein in pathogenesis of salt-sensitive hypertension. This achievement will provide a potential target for the therapy of salt-sensitive hypertension.

细胞色素P450（CYP）4F2是20-HETE合酶，我们通过人群关联研究、现代生物学研究及CYP4F2转基因小鼠研究，阐述了20-HETE的增加导致高血压。最近，我们在对高盐饲养CYP4F2转基因小鼠的研究中发现，20-HETE与高盐交互作用影响泛素-蛋白酶体系统，提示蛋白泛素化可能与盐敏感性高血压有关。因此，本项目拟利用高通量的串联质谱技术，开展Dahl盐敏感性大鼠和Dahl盐抵抗性大鼠的肾脏泛素化组学研究，围绕大鼠模型的20-HETE水平不同对高盐反应的敏感性不同这一推断，筛查20-HETE调控的泛素化靶蛋白；同时辅助细胞模型，鉴定泛素化蛋白的特异性泛素连接酶E3，阐明20-HETE调节的泛素化蛋白对盐敏感性高血压的作用机制，为治疗盐敏感性高血压提供潜在的药物靶点。

前期我们建立了CYP4F2转基因小鼠模型，本课题我们又通过高盐饲养CYP4F2转基因小鼠，发现高水平20-HETE与高盐协同促进肾脏Nedd4-2高表达，通过增强泛素-蛋白酶体途径，降解多种肾脏离子通道蛋白，进而通过增加尿钠排泄而调节机体血压。.主要研究内容如下：1. 围绕高盐与20-HETE交互作用通过影响泛素-蛋白酶体途径调控血压。以CYP4F2转基因小鼠为研究平台并结合高盐饮食喂养，我们发现在20-HETE单独作用或20-HETE与高盐刺激的协同作用下，有10个相关E3连接酶存在统计学意义上的改变，包括：Nedd4-1、WWP2、CHIP、Cullin5、ITCH、Cullin3、Klhl3、SH3RF1、Cbl-b及F-box2。随后证实在20-HETE和高盐的交互作用下，可以上调 Cullin3及Klhl3在肾脏中的表达，通过增强泛素蛋白酶体途径，促进Na+/K+-ATPase的降解。Na+/K+-ATPase是Na+重吸收的驱动力,参与调控Na+、K+转运进而调节血压。阐明20-HETE通过调节泛素E3连接酶进而影响Na+/K+-ATPase蛋白水平的作用机制，这有助于进一步了解20-HETE如何在肾脏中发挥抗高血压作用。完成该部分研究内容的同时，我们发现泛素E3连接酶Cullin3表达和活性上调是由20-HETE诱导的Neddylation反应增强所导致。转基因鼠肾脏中泛素E3连接酶Nedd4-2同样能够被类泛素蛋白Nedd8修饰，20-HETE调控Nedd4-2发生Neddylation类泛素化反应有助于我们进一步完善20-HETE参与血压调控的作用机制。除此之外，20-HETE通过影响EETs的合成和降解，进而调节血压。该研究成果已发表于Molecular Medicine Reports期刊。除了有关高血压的研究，我们发现20-HETE可以激活糖原磷酸化酶激酶-3β（GSK-3β），活化的GSK-3β抑制了转录因子AP-1进而从转录水平抑制了胰岛β细胞中葡萄糖转运体-2（Glut-2）的表达，最终导致胰岛素分泌减弱。该研究为临床上胰岛素分泌的治疗提供了新的治疗靶点。该部分研究成果发表于ENDOCRINE期刊。