一种含有解聚蛋白结构域和金属蛋白酶结构域以及血栓调节蛋白基序（ADAMTS18）的蛋白质能够切割纤维连接蛋白，并抑制其纤维形成的过程

《Journal of Biological Chemistry》：A disintegrin and metalloproteinase domain with thrombospondin motifs 18 (ADAMTS18) cleaves fibronectin and negatively regulates its fibrillogenesis

纤维连接蛋白（FN）的纤维形成受ADAMTS18调控，其通过切割FN-I5-I6和FN-III17-I10的位点，破坏FN纤维组装，导致内皮细胞增殖受阻和周期停滞。摘要：ADAMTS18通过蛋白酶解作用切割FN关键位点，抑制FN纤维形成，影响内皮细胞周期和增殖，揭示其在ECM重塑中的机制。

　　在生命科学领域，细胞外基质（Extracellular Matrix, ECM）的重塑是组织发育、维持和修复过程中至关重要的机制。ECM是由多种结构蛋白和细胞外分子构成的复杂网络，它不仅为细胞提供物理支持，还通过调控细胞行为参与多种生理和病理过程。因此，识别和理解ECM重塑的调控因子，对于深入研究组织稳态以及相关疾病的发生机制具有重要意义。ADAMTS18是ADAMTS蛋白酶家族的一个成员，该家族由19种锌依赖性金属蛋白酶组成，参与多种生理和病理过程，包括血管生成、关节炎、支气管肺发育不良和癌症等。尽管ADAMTS18已被报道与多种疾病相关，但其具体功能和作用机制仍未完全阐明，这使其在科学界具有重要的研究价值。

ADAMTS18在血管内皮细胞（Endothelial Cells, ECs）中的作用引起了科学家们的兴趣。在之前的研究中，ADAMTS18的表达已被发现与内皮细胞特定的超级增强子SE12313有关，并且在体外实验中，其mRNA的siRNA敲低显著影响了内皮细胞的分支形成。此外，在体内模型中，ADAMTS18的缺失也与内皮细胞行为的异常相关，尤其是在肠道绒毛和肝脏窦状结构中，由于血管生成因子VEGF-A的分布紊乱导致了ECM的异常。这些发现提示ADAMTS18可能在ECM的调控中发挥关键作用，但其具体机制仍需进一步探索。

为了进一步揭示ADAMTS18在内皮细胞中的功能，本研究采用了一系列实验方法，包括siRNA介导的基因敲低、ADAMTS18的过表达、全球基因表达分析以及质谱分析。首先，研究者通过ddPCR技术评估了ADAMTS18在不同细胞系和内皮细胞中的表达水平。结果表明，ADAMTS18在内皮细胞中的表达相对较低，且在不同供体间存在差异。随后，研究者通过siRNA敲低ADAMTS18，发现其显著影响了内皮细胞的基因表达，特别是在与血管发育和细胞粘附相关的基因上。这些变化可能对内皮细胞的生理功能产生深远影响。

接下来，研究者通过过表达ADAMTS18，探讨了其对内皮细胞增殖和细胞周期的影响。实验结果表明，ADAMTS18的过表达显著抑制了细胞增殖，并导致细胞周期阻滞，特别是在G2/M期。这一发现进一步支持了ADAMTS18在调控内皮细胞增殖和细胞周期中的作用。此外，研究还发现，ADAMTS18的过表达显著改变了细胞外基质中FN的组装方式，使得FN的纤维形成受到抑制，从而影响细胞的粘附和增殖。

为了更全面地了解ADAMTS18对FN的影响，研究者使用了质谱分析技术，鉴定出ADAMTS18对FN的两个特异性切割位点。其中一个切割位点位于FN的N端连接区域（FN-I5-6），切割后释放出一个29kDa的FN片段，该片段已被证实是FN纤维形成所必需的。另一个切割位点位于FN的C端连接区域（FN-III17-I10），切割后释放出一个C端片段，该片段与纤维蛋白的结合有关。这些结果表明，ADAMTS18通过切割FN的不同区域，对FN的组装和功能产生影响，从而调控ECM的结构和动态变化。

进一步的研究还发现，ADAMTS18的过表达不仅影响了FN的纤维形成，还显著改变了内皮细胞的粘附和增殖行为。在与成纤维细胞共培养的实验中，ADAMTS18的过表达导致FN的沉积减少，并且FN的纤维形成受到显著抑制。这一发现提示，ADAMTS18可能通过其对FN的切割作用，影响了内皮细胞与周围细胞外基质的相互作用，从而影响了组织的形成和功能。

此外，研究者还发现，ADAMTS18的过表达在一定程度上影响了内皮细胞的细胞周期和增殖能力。通过细胞周期分析，研究者观察到ADAMTS18过表达的细胞在G2/M期的比例显著增加，而在G1/G0期的比例减少。这一现象可能与ADAMTS18对FN纤维形成的抑制有关，因为FN的纤维形成在细胞增殖和迁移中发挥着重要作用。细胞粘附是细胞增殖和迁移的基础，而FN的纤维形成有助于细胞与基质的相互作用，从而促进细胞的正常生理功能。ADAMTS18通过影响FN的纤维形成，间接调控了细胞的粘附和增殖。

本研究的结果不仅揭示了ADAMTS18在内皮细胞中的功能，还为理解其在ECM重塑中的作用提供了新的视角。ADAMTS18通过切割FN的不同区域，影响了FN的组装和纤维形成，从而对内皮细胞的生理功能产生影响。这些发现对于探索ADAMTS18在血管生成、组织修复和相关疾病中的潜在作用具有重要意义。此外，研究还指出，ADAMTS18的表达可能受到多种因素的调控，包括内皮细胞特定的超级增强子SE12313，这为进一步研究其调控机制提供了新的方向。

通过这些实验，研究者不仅确认了ADAMTS18在内皮细胞中的表达和功能，还揭示了其对细胞外基质的调控作用。这些发现有助于更好地理解ADAMTS18在组织发育和疾病发生中的作用，并为未来的治疗策略提供理论依据。研究结果表明，ADAMTS18在内皮细胞中的功能可能涉及多个层面，包括基因表达、细胞粘附、细胞增殖和细胞周期调控，这些机制的揭示为相关领域的研究提供了重要的参考。

总之，本研究通过多种实验手段，全面分析了ADAMTS18在内皮细胞中的功能和作用机制。研究结果不仅深化了对ADAMTS18在ECM重塑中的理解，还揭示了其在调控内皮细胞行为中的重要性。这些发现为未来的生物医学研究提供了新的视角，并可能为相关疾病的治疗提供新的思路。