外源性添加重组 CLIC 蛋白对培养细胞的抗氧化保护作用

【字体: 时间:2025年05月19日 来源:Advances in Redox Research

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  为探究 CLIC 蛋白抗氧化作用,研究人员以人皮肤成纤维细胞等为对象,通过 siRNA 敲除、过表达及外源性添加重组 CLIC(rCLIC)蛋白等实验,发现 rCLIC1/4 可通过氧化还原酶活性保护细胞免受 H?O?诱导的氧化损伤,效果优于部分已知抗氧化剂。

  
氧化应激是皮肤衰老、炎症及多种疾病的核心机制之一,活性氧(ROS)的过度积累会损伤细胞成分,而内源性抗氧化系统的不足使得开发外源性保护策略成为迫切需求。目前,尽管谷胱甘肽转移酶(GST)、谷氧还蛋白(Grx)等抗氧化酶的作用已被广泛研究,但新型抗氧化蛋白的挖掘仍存在空白。氯离子细胞内离子通道(CLIC)家族蛋白兼具离子通道和氧化还原酶活性,但其在皮肤细胞中的抗氧化功能尚未被系统阐明。在此背景下,来自国外研究机构的科研团队开展了一系列研究,旨在揭示 CLIC 蛋白在氧化应激中的作用机制及其作为外源性抗氧化剂的潜力,相关成果发表在《Advances in Redox Research》。

研究人员主要采用了以下关键技术方法:通过 siRNA 瞬时敲除人真皮成纤维细胞(HDF)、人表皮角质形成细胞(HKE)及小鼠成纤维细胞系 NIH/3T3 中的 CLIC1 或 CLIC4,利用 Western blot 验证敲除效率;构建稳定过表达 CLIC1/4 的 NIH/3T3 细胞系;表达并纯化重组 CLIC(rCLIC)蛋白,通过免疫荧光确认其细胞内摄取;运用 WST-1 法检测细胞活力,HEDS assay 测定氧化还原酶活性,荧光探针检测 ROS 水平;并通过免疫荧光染色分析 CLIC 蛋白在人及小鼠皮肤组织中的表达分布。

1. CLIC1/4 敲除对细胞活力及氧化还原酶活性的影响


通过 siRNA 敲除实验发现,CLIC1-KD、CLIC4-KD 及 Double-KD 细胞的 CLIC 蛋白表达显著降低,细胞活力较对照组下降约 20%-41%,且对 H?O?诱导的氧化应激更敏感,ROS 水平显著升高。HEDS assay 显示,敲除细胞的氧化还原酶活性显著降低,而加入抑制剂 IAA-94 后活性进一步下降,表明 CLIC1/4 对细胞内氧化还原平衡至关重要。

2. CLIC1/4 过表达对氧化应激的保护作用


稳定过表达 CLIC1/4 的 NIH/3T3 细胞表现出更高的氧化还原酶活性,且在 H?O?处理后细胞活力下降幅度显著低于对照组,ROS 生成减少约 50%。这表明 CLIC1/4 的高表达可增强细胞抗氧化能力,维持 redox 稳态。

3. 外源性 rCLIC 蛋白的抗氧化功能


外源性添加 rCLIC1/4 至 HDF 和 HKE 细胞后,免疫荧光证实其被细胞有效摄取。优化浓度下,rCLIC1/4 可显著提高细胞对 H?O?的耐受性,减少 LDH 释放,降低 ROS 水平。与 Grx、GST-Ω 及 N - 乙酰半胱氨酸(NAC)相比,rCLIC1/4 的保护效果相当或更优。而 rCLIC3 无显著保护作用,提示其功能特异性。

4. 氧化还原酶活性对保护作用的决定性


通过构建 CLIC1 突变体(C24A、K37A)并外源性添加,发现突变体失去保护能力,证实其抗氧化作用依赖于保守的半胱氨酸和赖氨酸残基,即氧化还原酶活性是关键。进一步实验显示,抑制剂 IAA-94 可阻断 rCLIC 的保护作用,印证了酶活性的必要性。

5. CLIC 蛋白在皮肤组织中的表达分布


免疫荧光显示,CLIC1/4 在人及小鼠皮肤的表皮层高表达,且随年龄增长,CLIC4 表达下降而 CLIC1 分布更集中于上层表皮。这种时空表达差异可能与皮肤抗氧化能力的年龄相关性变化相关。

研究结论表明,CLIC1 和 CLIC4 通过氧化还原酶活性发挥抗氧化作用,外源性添加 rCLIC1/4 可有效保护皮肤细胞免受氧化损伤,其效果与已知抗氧化酶相当,且依赖于保守的酶活性位点。该研究不仅拓展了 CLIC 蛋白的功能认知,还为开发新型抗氧化剂提供了潜在靶点,尤其在皮肤抗衰老、炎症性疾病及氧化应激相关病症的防治中具有重要意义。未来研究可进一步探索其在体内的作用机制及递送策略,推动临床转化应用。

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