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2023年7月，华中科技大学同济医学院附属协和医院皮肤科黄长征团队在期刊《Journal of Investigative Dermatology 》上线发表题为《IL-22-Induced Ubiquitin-specific Protease 15 Promotes Proliferation and Inflammation of Keratinocytes via Stabilization of SCCA2（IL -22诱导的泛素特异性蛋白酶15通过稳定SCCA2促进角质细胞的增殖和炎症）》的原创性研究论文。

 

 

研究背景

  

银屑病是一种常见的慢性炎症性皮肤病，其特点是角质细胞异常增殖和免疫细胞浸润，免疫系统功能障碍是银屑病的关键病因。然而，角质细胞在银屑病发病机制中的关键作用也已得到承认。

 

银屑病角质细胞与免疫环境之间存在积极的相互作用。泛素化是一种重要的翻译后修饰，修饰后的蛋白通过蛋白酶体降解，该过程可被去泛素化酶（DUBs）逆转。泛素特异性蛋白酶 15（USP15）是泛素特异性蛋白酶家族的成员，是最大的半胱氨酸蛋白酶 DUBs 亚家族。USP15在多种疾病的信号转导、细胞周期和炎症等诸多方面起着重要的介导作用。此外，USP15 可使转录因子视黄酸相关孤儿受体γt（RORγt）去泛素化，并促进Th17细胞的分化。然而，USP15在银屑病角质细胞中的作用尚不清楚。鳞状细胞癌抗原2（SCCA2）属于B族丝氨酸蛋白酶抑制剂（SERPINs）家族，被确定为特应性皮炎和宫颈癌等疾病的潜在生物标志物。

 

研究发现在银屑病患者中SCCA2表达升高，可由包括 IL-17 和 IL-22 在内的 Th17 细胞因子触发。然而，SCCA2在银屑病角角质细胞中的调控机制仍未明确。本研究证实了USP15在银屑病皮损和 IMQ 诱导的小鼠银屑病皮炎中的表达增加，IL-22 诱导的USP15与银屑病角质细胞在体外的增殖和炎症有关。而且，SCCA2 是USP15的底物。因此，我们提出了银屑病角质细胞中潜在的 IL-22/USP15/SCCA2 调节轴，揭示银屑病的发病机制。

 

   

研究结果

  

 

 PART1

USP15调控角质细胞的过度增殖和异常细胞因子的产生

与正常细胞相比，银屑病角质细胞中USP15的表达增加。研究团队用由 IL-17A、IL-22 和 TNF-α 组成的混合细胞因子pso-mix体外模拟银屑病角质细胞。结果发现，USP15 在原代正常人角质细胞（pNHKs）和 HaCaT 细胞中的 mRNA 和蛋白水平上的表达均在 pso-mix 刺激后上调。此外，IL-22 可诱导 USP15 在 mRNA 和蛋白质水平上明显增加，且呈时间和剂量依赖性，这表明 IL-22 可能是 USP15 上调的主要原因。研究发现在敲除 USP15 后，HaCaT 细胞经 pso-mix 处理后的克隆性降低。同样，用 pso-mix 处理的 HaCaT 细胞的细胞活力明显增强，而敲除 USP15 后细胞活力进一步下降。通过酶联免疫吸附试验， 研究进一步证实，pso-mix 增加了 shSCR 转染细胞培养上清中 IL-1β 和 IL-6 的释放，敲除 USP15 后 HaCaT 细胞这种效应则显著减弱。

 

 

PART2

SCCA2是USP15去泛素化底物

为了鉴定USP15可能的去泛素化底物，用USP15质粒转染HaCaT细胞，进行CO-IP和MS分析。通过MS分析发现，SCCA2是银屑病患者血清和皮肤病变中发现的升高的标志物，被确定为USP15的潜在底物。免疫组化分析表明，银屑病病变角质细胞中SCCA2在细胞质和细胞核中表达均显著增加，这表明SCCA2可能在银屑病角质细胞中从细胞质转运到细胞核。CCK-8检测观察到SCCA2敲低后HaCaT细胞的细胞活力显著降低。pso-mix处理后菌落数量和大小增加，沉默SCCA2后菌落数量和大小也减少。此外，pso-mix诱导的包括IL-1β和IL-6在内的促炎细胞因子的产生和释放也通过敲低HaCaT细胞中的SCCA2而被抑制。

 

为了探索USP15和SCCA2之间可能的调控机制，团队研究过表达USP15会增加SCCA2的蛋白表达，敲低USP15会降低SCCA2的蛋白表达。然而，qPCR显示，SCCA2的mRNA表达不受USP15过表达或敲低的影响，这表明USP15在翻译后水平调控SCCA2。co-IP实验观察到内源性SCCA2在HaCaT细胞中被USP15免疫沉淀。蛋白质合成抑制剂环己亚胺(CHX)处理后，SCCA2的表达呈时间依赖性下降，而USP15的过表达增加了SCCA2的半衰期，并且在对照和USP15低表达条件下，MG132处理后的HaCaT细胞中都注意到SCCA2的积累，这表明SCCA2的降解是蛋白酶体依赖性的。体外泛素化实验检测观察到，在USP15敲低的细胞中，SCCA2的泛素化水平显著增加，当USP15在HaCaT细胞中过表达时，SCCA2的泛素化水平降低。

 

 

PART3

Pso-mix促进SCCA2的核转位

免疫荧光（IF）检测观察到USP15和SCCA2都定位于HaCaT细胞的细胞质和细胞核中，pso-mix处理增加了USP15和SCCA2的荧光强度。Co-IP结果显示，在HaCaT细胞中，p-JNK可以在pso-mix处理或不处理的情况下与SCCA2结合。然而，通过pso-mix刺激增加的p-JNK蛋白表达并没有被SCCA2敲低所挽救，这表明SCCA2可能只是作为转运p-JNK进入HaCaT细胞细胞核的载体。

 

 

 

PART4

过表达SCCA2可部分恢复USP15敲低的作用

为了进一步证实USP15和SCCA2之间的调控关系，团队研究了过表达SCCA2是否能挽救HaCaT细胞中沉默USP15的抗增殖和抗炎特性。结果表明，沉默 USP15 后，HaCaT 细胞的细胞活力、克隆性以及由 pso-mix 诱导的 IL-6 和 IL-1β 的产生都受到了明显的影响，而过表达 SCCA2 后，这些影响又得到了部分恢复。

 

 

 PART5

敲低USP15可减轻imq诱导的小鼠模型中的银屑病样皮炎

研究团队采用IMQ诱导构建银屑病皮炎小鼠模型，揭示USP15是否促进体内银屑病发病。观察显示，银屑病皮炎小鼠耳部皮肤局部应用USP15 siRNA能有效缓解银屑病皮炎，相应地，耳部切片的苏木.精和伊红（HE）染色显示增生和表皮厚度减少。USP15的IHC染色显示，USP15在银屑病皮炎小鼠皮肤组织中表达增高，而应用USP15 siRNA成功地对其进行了下调。免疫印迹结果显示，IMQ 处理后 SCCA2 的表达增加，而敲除 USP15 后 SCCA2 的表达减少。在正常小鼠皮肤中，几乎观察不到 CD3+T淋巴细胞和 CD11b⁺+Ly6G⁺中性粒细胞，而 IMQ 处理会诱导这些细胞在真皮上层大量聚集。

 

 

 

研究结论

  

该团队研究发现USP15通过结合、去泛素化并稳定SCCA2促进角质形成细胞的增殖和炎症。此外，还发现白细胞介素-22 (IL-22)是上调USP15表达的关键细胞因子。这些发现扩展了我们对IL-22- usp15 - scca2轴可能参与银屑病角质细胞发病机制的认识。

    

 

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