衰老基因KNDC1对血管内皮细胞衰老的影响及调控机制

The defense and self-repair activity of senescence endothelial cells was decreased, and easily injured by adverse factors such as active oxygen species and oxidized low density lipoprotein. Next the atherosclerotic plaque was formed. Finally cardiovascular and cerebrovascular diseases were appeared. It makes great harmful to human health. In our previous study we discovered KNDC1（kinase non-catalytic C-lobe domain (KIND) containing 1, v-KIND）by gene array technology. After KNDC1 was knockdown, the generations of endothelial cells obviously increased, however the mechanism of action was unknown. We speculate that KNDC1 may be a longevity-related gene similar to p66 gene. To confirm this speculation we construct the endothelial cell lines of KNDC1 overexpression and/or knockdown. Endothelial cell senescence was detected by MTS and SA-β-gal technology. The mechanism of KNDC1 on Endothelial cell senescence was assayed by Real-time PCR and Western blot method. KNDC1 overexpression mice and KNDC1 knockout mice specific for endothelial cells were used to explore the mechanism of KNDC1 on cell senescence. In present study the mechanism of KNDC1 knockdown delaying Endothelial cell senescence will be discovered. It will make great help for delaying endothelial cell senescence and preventing cardiovascular and cerebrovascular diseases.

衰老内皮细胞防御和自身修复能力降低，易受有害因素如活性氧、炎症因子等损伤，诱发粥样斑块形成，最终将引发心脑血管疾病，对人类健康构成严重威胁。我们在研究SIRT1延缓内皮细胞衰老过程中，应用基因芯片技术发现了KNDC1基因。抑制该基因能够促进内皮细胞增殖，明显延长内皮细胞代龄，但其作用机制不明。因此本课题提出假说：KNDC1是一个类似p66的长寿相关基因。为了验证该假说，我们将构建KNDC1低和高表达内皮细胞株，应用MTS和SA-β-gal等技术观察血管内皮细胞衰老情况，分析KNDC1不同表达水平对内皮细胞衰老的影响；用Real-time PCR、Western blot等技术，以及KNDC1过表达和血管内皮细胞特异基因敲除小鼠模型，探讨KNDC1调控细胞衰老的机制。本项目将揭示沉默KNDC1基因延缓血管内皮细胞衰老的作用机理，为开发延缓血管内皮细胞衰老、预防心脑血管疾病发生的药物奠定基础。

背景：衰老内皮细胞防御和自身修复能力降低，易受有害因素如活性氧、炎症因子等损伤，诱发粥样斑块形成，最终将引发心脑血管疾病，对人类健康构成严重威胁。我们在研究SIRT1延缓内皮细胞衰老过程中，应用基因芯片技术发现了KNDC1基因。抑制该基因能够促进内皮细胞增殖，明显延长内皮细胞代龄，但其作用机制不明。主要研究内容：（1）我们观察了KNDC1在内皮细胞中的动态变化和细胞内定位；（2）我们构建成功了KNDC1敲除和过表达内皮细胞株，并观察了其衰老情况；（3）我们构建成功了KNDC1敲除和过表达小鼠模型，并观察了其生长发育情况和寿命。重要研究结果：（1）KNDC1蛋白表达水平随着代龄的增加而增加，同时，随着代龄的增加，衰老细胞的数量也随之增加。（2）通过KNDC1亚细胞定位检查发现其主要存在于细胞核中，且随着代龄的增加，其在核内出现凝聚现象。（3）与对照组相比，KNDC1基因敲除（Ad-KNDC1-KO）转染组的细胞增殖显著增加、衰老细胞数明显减少、活性氧水平降低；在KNDC1基因过表达（Ad-KNDC1-OE）转染组观察到了相反的结果，细胞增殖明显降低、衰老细胞数显著增加、活性氧水平升高。与对照组相比，Ad-KNDC1-KO转染组蛋白p-p53、p21、p16等蛋白水平显著降低；Foxo3a、p-ERK等蛋白水平显著升高，而Ad-KNDC1-OE转染组结果相反。（4）CoIP-质谱联用发现了HNRNPK在KNDC1调控细胞衰老中起桥梁作用。（5）与相同年龄（15个月）的C57小鼠不同，KNDC1过表达的小鼠表现出运动迟缓，脱发和不活动。 另外，过表达KNDC1的小鼠的寿命（17.7±2.8个月）比C57小鼠的寿命（22.2±4.5个月）短。本项目揭示了沉默KNDC1基因延缓血管内皮细胞衰老的作用机理，为开发延缓血管内皮细胞衰老、预防心脑血管疾病发生的药物莫定基础。