细胞骨架相关蛋白SM22α调制PKC介导的血管氧化应激信号级联的机制及意义

We have demonstrated that cytoskeleton-associated protein SM22α is negative regulator of Ras-ERK signaling pathway in VSMCs. Recent study suggested that the disruption of SM22α is associated with oxidative stress and inflammation in vascular injury. Based on pivotal roles of PKC-p47phox in ROS production, we suggest the hypothesis that SM22α is involved in AngII-induced vascular oxidative stress via modulating PKC-p47phox activity. The goal of the present project is to determine the correlation between SM22α and PKC-p47phox activation, the mechanism of their cross-talking and the interaction of each other. We are going to investigate whether SM22α-mediated actin dynamics is involved in PKC-p47phox activation and ROS production. Furthermore, the Sm22-/- mice will be used to establish the model of balloon injury or hypertension, which aim to evaluate the anti-oxidative stress action of SM22α in vivo. This study will elucidate novel function of SM22α in vascular injury, and provide a potential target for the development of new therapeutics for cardiovascular diseases.

我们已证实，细胞骨架相关蛋白SM22α是血管平滑肌细胞（VSMC）增殖信号通路Ras-ERK的负调节因子。近期的报道和我们的预实验结果均强烈提示，SM22α缺失与血管氧化应激和炎症损伤密切相关。鉴于PKC-p47phox轴在ROS生成中的关键作用，我们假设，SM22α通过调制PKC-p47phox轴活性而参与AngII诱导的血管氧化应激。为此，本项目拟确定SM22α与PKC-p47phox信号级联激活和ROS生成的相关性及可能的作用环节；探讨SM22α磷酸化与PKC, p47phox之间的互作关系和交谈模式；明确SM22α介导的actin动力学与PKC-p47phox轴激活的因果关联；用Sm22-/-小鼠分别建立继发性高血压和内膜增生模型，评价SM22α在体内抗氧化应激活性及病理生理学意义。为发掘SM22α的新功能和在血管损伤修复中的意义开辟新视角；为高血压防治提供新的思路和药物筛选靶标。

本项目取得的主要成果：1） 确定SM22α是一种内源性抗血管氧化应激因子，参与 AngII诱导的氧化应激调控；证实AngII诱导的SM22α磷酸化可通过两种途径激活PKCδ-p47phox通路的膜转位活化，增加ROS生成；早期， SM22α磷酸化导致PKCδ的释放和转位，促进PKCδ磷酸化活化p47phox，介导ROS生成；晚期，SM22α磷酸化引发细胞骨架actin解聚，后者加速PKCδ的转位以及与p47phox的相互作用，由此构成AngII氧化应激的双峰模式；利用AngII诱导的高血压和球囊损伤内膜增生大鼠模型，验证了SM22α体内抗氧化应激活性及病理生理学意义。2）为了证实SM22α与血管炎症的关联性，对SM22α敲除小鼠主动脉进行转录组学分析，发现差异表达的基因主要与协调免疫和炎症反应有关，富集于LXR/RXR激活、动脉粥样硬化等信号途径，可导致炎症调节途径的激活；涉及的主要生物学功能有细胞信号传导，脂质代谢和心血管疾病。3）探讨SM22α缺失诱导血管炎症的分子机制。证实SM22α通过与IκBα结合进而抑制TNF-α诱导的IκBα的磷酸化及降解，提高IκBα-NF-κB抑制性复合物的稳定性，阻断NF-κB的活化和核转位； CKII介导的SM22α磷酸化可解除上述抑制作用。发现炎症刺激下，SM22基因启动子区组蛋白H3K27的高甲基化介导了SM22炎性环境中的转录抑制；该甲基化与甲基转移酶EZH2的乙酰化活化有关， SIRT1可通过EZH2脱乙酰化失活而逆转该过程，继而解除SM22α的转录抑制作用；增加的SM22α表达可作为CKII磷酸化活化SIRT1的分子支架，增强SIRT1对SM22α基因的转录激活作用，从而形成限制血管炎症扩展的调控环路。4）发现在分化型VSMC中，SM22α促进AngⅡ诱导的血管平滑肌收缩，维持ERK1/2介导的收缩信号转达活性；同时，发现MKP3通过脱磷酸化抑制ERK1/2活性和AngII诱导的血管平滑肌收缩；而SM22α通过促进MKP3的泛素-蛋白酶体降解进而抑制MKP3与ERK的相互作用和ERK的失活，间接促进收缩信号的转导。5）证实在增殖刺激下，SM22α的泛素化修饰参与VSMC的糖代谢重塑；TRAF6介导的SM22α泛素化通过促进G6PD的转位活化、加速PPP代谢、促进NADPH生成，从而维持VSMC氧化还原系统稳态和细胞生存