Gen nhạy cảm với khối u 101 có vai trò quan trọng trong việc duy trì tế bào biểu mô tử cung trong quá trình cấy ghép phôi

Reproductive Biology and Endocrinology - 2021
Hyunji Byun1, Sunghoon Kwon1, Kay Uwe Wagner2, Hyejin Shin3, Hyunjung Jade Lim1
1Department of Veterinary Medicine, School of Veterinary Medicine, Konkuk University, 120 Neungdong-ro, Gwangjin-gu, Seoul, 05029, Republic of Korea
2Department of Oncology, Wayne State University School of Medicine and Tumor Biology Program, Barbara Ann Karmanos Cancer Institute, 4100 John R, EL01TM, Detroit, MI, 48201, USA
3Herbal Medicine Research Division, Korea Institute of Oriental Medicine, Daejeon, 34054, Republic of Korea

Tóm tắt

Tóm tắt Đặt vấn đề

Gen nhạy cảm với khối u 101 (Tsg101), một thành phần của phức hợp phân loại nội bào cần thiết cho vận chuyển (phức hợp ESCRT) I, có vai trò trong nhiều quá trình sinh học liên quan đến các cấu trúc màng nội bào và màng tế bào. Vai trò của Tsg101 trong biểu mô tử cung đã được nghiên cứu trên chuột Tsg101 floxed lai với chuột Lactoferrin-iCre (Tsg101d/d).

 Phương pháp

Các chuột cái Tsg101d/d được nuôi dưỡng cùng với các chuột đực sinh sản và tình trạng mang thai được kiểm tra vào ngày 4 và 6. Phân tích mô học được tiến hành để xem xét kiến trúc tử cung. Nhuộm miễn dịch huỳnh quang của một số dấu hiệu được kiểm tra bằng kính hiển vi huỳnh quang. Các tế bào biểu mô tử cung (UECs) được tách lọc từ chuột Tsg101f/f và Tsg101d/d, và biểu hiện của các yếu tố gây chết tế bào kiểu necroptosis được kiểm tra bằng RT-PCR, western blotting và nhuộm miễn dịch huỳnh quang. UECs cũng được tiến hành phân tích hồ sơ biểu hiện RNA.

 Kết quả

Các chuột cái Tsg101d/d có khả năng sinh sản thấp với hiện tượng cấy ghép không thành công, cho thấy các phôi chưa bám dính vào ngày thứ 6 của thai kỳ. Phân tích mô học và các dấu hiệu cho thấy rằng một số tử cung cá thể Tsg101d/d vào ngày thứ 4 có cấu trúc biểu mô tử cung bị phân tích. Các UECs Tsg101d/d bắt đầu thoái hóa trong 18 giờ nuôi cấy. Trong các UECs, sự biểu hiện của các yếu tố gây chết tế bào kiểu necroptosis, như RIPK1, RIPK3, và MLKL đã được xác nhận. UECs phản ứng với các kích thích để kích hoạtnecrosptosis và cho thấy sự gia tăng tỷ lệ chết tế bào.

 Kết luận

Sự thiếu hụt Tsg101 trong biểu mô tử cung dẫn đến thất bại trong việc cấy ghép, điều này có thể do các khiếm khuyết của biểu mô. Nghiên cứu này cung cấp bằng chứng rằng các UECs chứa cơ chế necroptotic có khả năng phản ứng với các tín hiệu gây chết tế bào. Do đó, sự biểu hiện của Tsg101 trong biểu mô tử cung là cần thiết cho quá trình mang thai bình thường ở chuột.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Vietri M, Radulovic M, Stenmark H. The many functions of ESCRTs. Nat Rev Mol Cell Biol. 2020;21(1):25–42. https://doi.org/10.1038/s41580-019-0177-4.

Hurley JH. ESCRTs are everywhere. EMBO J. 2015;34(19):2398–407. https://doi.org/10.15252/embj.201592484.

Sundquist WI, Schubert HL, Kelly BN, Hill GC, Holton JM, Hill CP. Ubiquitin recognition by the human TSG101 protein. Mol Cell. 2004;13(6):783–9. https://doi.org/10.1016/S1097-2765(04)00129-7.

Bache KG, Brech A, Mehlum A, Stenmark H. Hrs regulates multivesicular body formation via ESCRT recruitment to endosomes. J Cell Biol. 2003;162(3):435–42. https://doi.org/10.1083/jcb.200302131.

Kumar B, Dutta D, Iqbal J, Ansari MA, Roy A, Chikoti L, et al. ESCRT-I protein Tsg101 plays a role in the post-macropinocytic trafficking and infection of endothelial cells by Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus. PLoS Pathog. 2016;12(10):e1005960. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1005960.

Ferraiuolo RM, Manthey KC, Stanton MJ, Triplett AA, Wagner KU. The multifaceted roles of the tumor susceptibility gene 101 (TSG101) in Normal development and disease. Cancers (Basel). 2020;12(2). https://doi.org/10.3390/cancers12020450.

Carstens MJ, Krempler A, Triplett AA, Van Lohuizen M, Wagner KU. Cell cycle arrest and cell death are controlled by p53-dependent and p53-independent mechanisms in Tsg101-deficient cells. J Biol Chem. 2004;279(34):35984–94. https://doi.org/10.1074/jbc.M400408200.

Morris CR, Stanton MJ, Manthey KC, Oh KB, Wagner K-U. A knockout of the Tsg101 gene leads to decreased expression of ErbB receptor tyrosine kinases and induction of autophagy prior to cell death. PLoS One. 2012;7(3):e34308. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0034308.

Dukes JD, Fish L, Richardson JD, Blaikley E, Burns S, Caunt CJ, et al. Functional ESCRT machinery is required for constitutive recycling of claudin-1 and maintenance of polarity in vertebrate epithelial cells. Mol Biol Cell. 2011;22(17):3192–205. https://doi.org/10.1091/mbc.e11-04-0343.

Wagner KU, Krempler A, Qi Y, Park K, Henry MD, Triplett AA, et al. Tsg101 is essential for cell growth, proliferation, and cell survival of embryonic and adult tissues. Mol Cell Biol. 2003;23(1):150–62. https://doi.org/10.1128/MCB.23.1.150-162.2003.

Gong Y-N, Guy C, Olauson H, Becker JU, Yang M, Fitzgerald P, et al. ESCRT-III Acts Downstream of MLKL to Regulate Necroptotic Cell Death and Its Consequences. Cell. 2017;169:286–300.e216.

Grootjans S, Vanden Berghe T, Vandenabeele P. Initiation and execution mechanisms of necroptosis: an overview. Cell Death Differ. 2017;24(7):1184–95. https://doi.org/10.1038/cdd.2017.65.

He S, Wang L, Miao L, Wang T, Du F, Zhao L, et al. Receptor interacting protein kinase-3 determines cellular necrotic response to TNF-alpha. Cell. 2009;137(6):1100–11. https://doi.org/10.1016/j.cell.2009.05.021.

Cha J, Lim H, Dey SK. Chapter 38. Embryo Implantation. In: Plant TM, Zeleznik AJ, editors. Knobil and Neill's Physiology of Reproduction, 4th edition: Elsevier; 2015. p. 1697–739.

Cha J, Sun X, Dey SK. Mechanisms of implantation: strategies for successful pregnancy. Nat Med. 2012;18(12):1754–67. https://doi.org/10.1038/nm.3012.

Yuan J, Cha J, Deng W, Bartos A, Sun X, Ho HH, et al. Planar cell polarity signaling in the uterus directs appropriate positioning of the crypt for embryo implantation. Proc Natl Acad Sci U S A. 2016;113(50):E8079–88. https://doi.org/10.1073/pnas.1614946113.

McMaster MT, Teng CT, Dey SK, Andrews GK. Lactoferrin in the mouse uterus: analyses of the preimplantation period and regulation by ovarian steroids. MolEndocrinol. 1992;6:101–11.

Teng CT, Beard C, Gladwell W. Differential expression and estrogen response of Lactoferrin gene in the female reproductive tract of mouse, rat, and hamster. Biol Reprod. 2002;67(5):1439–49. https://doi.org/10.1095/biolreprod.101.002089.

Daikoku T, Ogawa Y, Terakawa J, Ogawa A, DeFalco T, Dey SK. Lactoferrin-iCre: a new mouse line to study uterine epithelial gene function. Endocrinology. 2014;155(7):2718–24. https://doi.org/10.1210/en.2014-1265.

Chung D, Das SK. Mouse primary uterine cell coculture system revisited: ovarian hormones mimic the aspects of in vivo uterine cell proliferation. Endocrinology. 2011;152(8):3246–58. https://doi.org/10.1210/en.2011-0223.

Choi S, Shin H, Song H, Lim HJ. Suppression of autophagic activation in the mouse uterus by estrogen and progesterone. J Endocrinol. 2014;221(1):39–50. https://doi.org/10.1530/JOE-13-0449.

Reimand J, Arak T, Adler P, Kolberg L, Reisberg S, Peterson H. Vilo J: g:profiler-a web server for functional interpretation of gene lists (2016 update). Nucleic Acids Res. 2016;44(W1):W83–9. https://doi.org/10.1093/nar/gkw199.

Doyotte A. Depletion of TSG101 forms a mammalian 'class E' compartment: a multicisternal early endosome with multiple sorting defects. J Cell Sci. 2005;118(14):3003–17. https://doi.org/10.1242/jcs.02421.

Green DR. The coming decade of cell death research: five riddles. Cell. 2019;177(5):1094–107. https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.04.024.

Cai Z, Jitkaew S, Zhao J, Chiang HC, Choksi S, Liu J, et al. Plasma membrane translocation of trimerized MLKL protein is required for TNF-induced necroptosis. Nat Cell Biol. 2014;16(1):55–65. https://doi.org/10.1038/ncb2883.

Li L, Cohen SN. Tsg101: a novel tumor susceptibility gene isolated by controlled homozygous functional knockout of allelic loci in mammalian cells. Cell. 1996;85(3):319–29. https://doi.org/10.1016/S0092-8674(00)81111-3.

Essandoh K, Deng S, Wang X, Jiang M, Mu X, Peng J, et al. Tsg101 positively regulates physiologic-like cardiac hypertrophy through FIP3-mediated endosomal recycling of IGF-1R. FASEB J. 2019;33(6):7451–66. https://doi.org/10.1096/fj.201802338RR.

Walker WP, Oehler A, Edinger AL, Wagner KU, Gunn TM. Oligodendroglial deletion of ESCRT-I component TSG101 causes spongiform encephalopathy. Biol Cell. 2016;108(11):324–37. https://doi.org/10.1111/boc.201600014.

Wang H, Dey SK. Roadmap to embryo implantation: clues from mouse models. NatRevGenet. 2006;7:185–99.

Um DE, Shin H, Park D, Ahn JM, Kim J, Song H, et al. Molecular analysis of lipid uptake- and necroptosis-associated factor expression in vitrified-warmed mouse oocytes. Reprod Biol Endocrinol. 2020;18(1):37. https://doi.org/10.1186/s12958-020-00588-x.

Park HH, Park SY, Mah S, Park JH, Hong SS, Hong S, et al. HS-1371, a novel kinase inhibitor of RIP3-mediated necroptosis. Exp Mol Med. 2018;50:125.

Zhang Y, Chen Q, Zhang H, Wang Q, Li R, Jin Y, et al. Aquaporin-dependent excessive intrauterine fluid accumulation is a major contributor in hyper-estrogen induced aberrant embryo implantation. Cell Res. 2015;25(1):139–42. https://doi.org/10.1038/cr.2014.139.

Thông tin
Thông tin xuất bản

Reproductive Biology and Endocrinology

Thông tin tác giả