Published February 27, 2023
| Version v1
Publication
Open
Involvement and possible role of transglutaminases 1 and 2 in mediating fibrotic signalling, collagen cross-linking and cell proliferation in neonatal rat ventricular fibroblasts
Creators
- 1. Jordan University of Science and Technology
- 2. Université de Moncton
- 3. Université de Montréal
- 4. Montreal Heart Institute
- 5. Arabian Gulf University
- 6. King Saud University
Description
Transglutaminase (TG) isoforms control diverse normal and pathophysiologic processes through their capacity to cross-link extracellular matrix (ECM) proteins. Their functional and signalling roles in cardiac fibrosis remain poorly understood, despite some evidence of TG2 involvement in abnormal ECM remodelling in heart diseases. In this study, we investigated the role of TG1 and TG2 in mediating fibrotic signalling, collagen cross-linking, and cell proliferation in healthy fibroblasts by siRNA-mediated knockdown. siRNA for TG1, TG2 or negative control was transfected into cultured neonatal rat ventricular fibroblasts and cardiomyocytes. mRNA expression of TGs and profibrotic, proliferation and apoptotic markers was assessed by qPCR. Cell proliferation and soluble and insoluble collagen were determined by ELISA and LC-MS/MS, respectively. TG1 and TG2 were both expressed in neonatal rat cardiomyocytes and fibroblasts before transfection. Other TGs were not detected before and after transfection. TG2 was predominantly expressed and more effectively silenced than TG1. Knocking down TG1 or TG2 significantly modified profibrotic markers mRNA expression in fibroblasts, decreasing connective tissue growth factor (CTGF) and increasing transforming growth factor-β1 compared to the negative siRNA control. Reduced expression of collagen 3A1 was found upon TG1 knockdown, while TG2 knockdown raised α-smooth muscle actin expression. TG2 knockdown further increased fibroblast proliferation and the expression of proliferation marker cyclin D1. Lower insoluble collagen content and collagen cross-linking were evidenced upon silencing TG1 or TG2. Transcript levels of collagen 1A1, fibronectin 1, matrix metalloproteinase-2, cyclin E2, and BCL-2-associated X protein/B-cell lymphoma 2 ratio were strongly correlated with TG1 mRNA expression, whereas TG2 expression correlated strongly with CTGF mRNA abundance. These findings support a functional and signalling role for TG1 and TG2 from fibroblasts in regulating key processes underlying myocardial ECM homeostasis and dysregulation, suggesting that these isoforms could be potential and promising targets for the development of cardiac fibrosis therapies.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تتحكم الأشكال الإسوية للجلوتامين (TG) في العمليات الطبيعية والفسيولوجية المرضية المتنوعة من خلال قدرتها على ربط بروتينات المصفوفة خارج الخلية (ECM). لا تزال أدوارها الوظيفية والإشارات في التليف القلبي غير مفهومة بشكل جيد، على الرغم من بعض الأدلة على تورط TG2 في إعادة تشكيل ECM غير الطبيعية في أمراض القلب. في هذه الدراسة، قمنا بالتحقيق في دور TG1 و TG2 في التوسط في الإشارات الليفية، والربط المتقاطع للكولاجين، وتكاثر الخلايا في الخلايا الليفية السليمة عن طريق الضربة القاضية بوساطة siRNA. تم نقل siRNA لـ TG1 أو TG2 أو التحكم السلبي إلى الخلايا الليفية البطينية للجرذان حديثي الولادة المستزرعة والخلايا العضلية القلبية. تم تقييم تعبير الحمض النووي الريبوزي المرسال عن TGs والعلامات البروتينية والانتشار والموت المبرمج بواسطة QPCR. تم تحديد تكاثر الخلايا والكولاجين القابل للذوبان وغير القابل للذوبان بواسطة ELISA و LC - MS/MS، على التوالي. تم التعبير عن كل من TG1 و TG2 في الخلايا العضلية القلبية للجرذان حديثي الولادة والأرومات الليفية قبل العدوى. لم يتم الكشف عن TGs أخرى قبل وبعد نقل العدوى. تم التعبير عن TG2 في الغالب وتم إسكاته بشكل أكثر فعالية من TG1. هدم TG1 أو TG2 علامات بروفيبروتيك معدلة بشكل كبير تعبير الحمض النووي الريبوزي المرسال في الخلايا الليفية، وتقليل عامل نمو النسيج الضام (CTGF) وزيادة عامل النمو المحول - β 1 مقارنة بالتحكم السلبي في الحمض النووي الريبي. تم العثور على انخفاض في تعبير الكولاجين 3A1 عند الضربة القاضية TG1، في حين أن الضربة القاضية TG2 رفعت تعبير الأكتين العضلي الناعم ألفا. أدى تفكيك TG2 إلى زيادة تكاثر الخلايا الليفية والتعبير عن علامة الانتشار سيكلين D1. تم إثبات انخفاض محتوى الكولاجين غير القابل للذوبان والربط التشابكي للكولاجين عند إسكات TG1 أو TG2. ارتبطت مستويات النسخ من الكولاجين 1A1، والفيبرونيكتين 1، والبروتين المعدني المصفوفي -2، والسيكلين E2، ونسبة بروتين X المرتبط بـ BCL -2/سرطان الغدد الليمفاوية للخلايا B 2 ارتباطًا وثيقًا بتعبير الحمض النووي الريبوزي المرسال TG1، في حين ارتبط تعبير TG2 ارتباطًا وثيقًا بوفرة الحمض النووي الريبوزي المرسال CTGF. تدعم هذه النتائج دورًا وظيفيًا وإشرافيًا لـ TG1 و TG2 من الخلايا الليفية في تنظيم العمليات الرئيسية الكامنة وراء توازن عضلة القلب وخلل التنظيم، مما يشير إلى أن هذه الأشكال المتماثلة يمكن أن تكون أهدافًا محتملة وواعدة لتطوير علاجات التليف القلبي.Translated Description (French)
Les isoformes de la transglutaminase (TG) contrôlent divers processus normaux et physiopathologiques grâce à leur capacité à réticuler les protéines de la matrice extracellulaire (mec). Leurs rôles fonctionnels et de signalisation dans la fibrose cardiaque restent mal compris, malgré certaines preuves de l'implication de TG2 dans le remodelage anormal de la mec dans les maladies cardiaques. Dans cette étude, nous avons étudié le rôle de la TG1 et de la TG2 dans la médiation de la signalisation fibrotique, de la réticulation du collagène et de la prolifération cellulaire dans les fibroblastes sains par renversement médié par l'ARNsi. L'ARNsi pour la TG1, la TG2 ou le contrôle négatif a été transfecté dans des fibroblastes ventriculaires et des cardiomyocytes de rat nouveau-né en culture. L'expression de l'ARNm des TG et des marqueurs profibrotiques, de prolifération et apoptotiques a été évaluée par qPCR. La prolifération cellulaire et le collagène soluble et insoluble ont été déterminés par ELISA et LC-MS/MS, respectivement. TG1 et TG2 étaient tous deux exprimés dans les cardiomyocytes et les fibroblastes néonatals de rat avant la transfection. D'autres TG n'ont pas été détectés avant et après la transfection. La TG2 était principalement exprimée et plus efficacement réduite au silence que la TG1. En réduisant l'expression de l'ARNm des marqueurs profibrotiques TG1 ou TG2 dans les fibroblastes, en diminuant le facteur de croissance du tissu conjonctif (CTGF) et en augmentant le facteur de croissance transformant β1 par rapport au contrôle négatif de l'ARNsi. L'expression réduite du collagène 3A1 a été trouvée lors de la réduction de la TG1, tandis que la réduction de la TG2 a augmenté l'expression de l'actine du muscle α-lisse. Le knockdown de TG2 a encore augmenté la prolifération des fibroblastes et l'expression du marqueur de prolifération cycline D1. Une teneur plus faible en collagène insoluble et une réticulation du collagène ont été mises en évidence lors du silençage de TG1 ou TG2. Les taux de transcription du rapport collagène 1A1, fibronectine 1, métalloprotéinase matricielle-2, cycline E2 et protéine X associée au BCL-2/lymphome B 2 étaient fortement corrélés à l'expression de l'ARNm de la TG1, tandis que l'expression de la TG2 était fortement corrélée à l'abondance de l'ARNm du CTGF. Ces résultats confirment le rôle fonctionnel et de signalisation de la TG1 et de la TG2 des fibroblastes dans la régulation des processus clés sous-jacents à l'homéostasie et à la dérégulation de la mec myocardique, suggérant que ces isoformes pourraient être des cibles potentielles et prometteuses pour le développement de thérapies de fibrose cardiaque.Translated Description (Spanish)
Las isoformas de transglutaminasa (TG) controlan diversos procesos normales y fisiopatológicos a través de su capacidad para reticular las proteínas de la matriz extracelular (ECM). Sus roles funcionales y de señalización en la fibrosis cardíaca siguen siendo poco conocidos, a pesar de algunas pruebas de la participación de TG2 en la remodelación anormal de la ECM en las enfermedades cardíacas. En este estudio, investigamos el papel de TG1 y TG2 en la mediación de la señalización fibrótica, la reticulación del colágeno y la proliferación celular en fibroblastos sanos mediante la atenuación mediada por ARNip. El ARNip para TG1, TG2 o el control negativo se transfectó en fibroblastos ventriculares y cardiomiocitos de rata neonatal cultivados. La expresión de ARNm de TG y marcadores profibróticos, de proliferación y apoptóticos se evaluó mediante qPCR. La proliferación celular y el colágeno soluble e insoluble se determinaron mediante ELISA y LC-MS/MS, respectivamente. TG1 y TG2 se expresaron en cardiomiocitos y fibroblastos de rata neonatal antes de la transfección. No se detectaron otros TG antes y después de la transfección. TG2 se expresó predominantemente y se silenció de manera más efectiva que TG1. La anulación de TG1 o TG2 modificó significativamente la expresión de ARNm de marcadores profibróticos en fibroblastos, disminuyendo el factor de crecimiento del tejido conectivo (CTGF) y aumentando el factor de crecimiento transformante-β1 en comparación con el control negativo de ARNip. Se encontró una expresión reducida de colágeno 3A1 tras la inactivación de TG1, mientras que la inactivación de TG2 elevó la expresión de actina de músculo liso α. La inactivación de TG2 aumentó aún más la proliferación de fibroblastos y la expresión del marcador de proliferación ciclina D1. Se evidenció un menor contenido de colágeno insoluble y reticulación de colágeno al silenciar TG1 o TG2. Los niveles de transcritos de colágeno 1A1, fibronectina 1, metaloproteinasa de matriz 2, ciclina E2 y proporción de proteína X asociada a BCL-2/linfoma de células B 2 se correlacionaron fuertemente con la expresión de ARNm de TG1, mientras que la expresión de TG2 se correlacionó fuertemente con la abundancia de ARNm de CTGF. Estos hallazgos respaldan un papel funcional y de señalización para TG1 y TG2 de los fibroblastos en la regulación de los procesos clave que subyacen a la homeostasis y la desregulación de la ECM miocárdica, lo que sugiere que estas isoformas podrían ser objetivos potenciales y prometedores para el desarrollo de terapias de fibrosis cardíaca.Files
journal.pone.0281320&type=printable.pdf
Files
(3.2 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:b7b225e8266924422338eb34ebcbd49d
|
3.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- المشاركة والدور المحتمل لناقلات الجلوتامين 1 و 2 في التوسط في الإشارات الليفية والربط المتقاطع للكولاجين وتكاثر الخلايا في الخلايا الليفية البطينية للجرذان حديثي الولادة
- Translated title (French)
- Implication et rôle possible des transglutaminases 1 et 2 dans la médiation de la signalisation fibrotique, de la réticulation du collagène et de la prolifération cellulaire dans les fibroblastes ventriculaires de rat nouveau-né
- Translated title (Spanish)
- Implicación y posible papel de las transglutaminasas 1 y 2 en la mediación de la señalización fibrótica, la reticulación del colágeno y la proliferación celular en fibroblastos ventriculares de ratas neonatales
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4322491155
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0281320
References
- https://openalex.org/W1500084527
- https://openalex.org/W1967455040
- https://openalex.org/W1969275607
- https://openalex.org/W1971010914
- https://openalex.org/W1972775413
- https://openalex.org/W1974469880
- https://openalex.org/W1990101447
- https://openalex.org/W1991112668
- https://openalex.org/W1994191484
- https://openalex.org/W1997545147
- https://openalex.org/W1999579959
- https://openalex.org/W2003134832
- https://openalex.org/W2004854264
- https://openalex.org/W2007833225
- https://openalex.org/W2017433575
- https://openalex.org/W2019087484
- https://openalex.org/W2025712785
- https://openalex.org/W2027558925
- https://openalex.org/W2028397199
- https://openalex.org/W2031824608
- https://openalex.org/W2037901000
- https://openalex.org/W2038661344
- https://openalex.org/W2042100263
- https://openalex.org/W2043569946
- https://openalex.org/W2044486554
- https://openalex.org/W2052366372
- https://openalex.org/W2053162845
- https://openalex.org/W2053789055
- https://openalex.org/W2057434873
- https://openalex.org/W2060072724
- https://openalex.org/W2064270346
- https://openalex.org/W2064297519
- https://openalex.org/W2070618787
- https://openalex.org/W2071392786
- https://openalex.org/W2072715455
- https://openalex.org/W2074658029
- https://openalex.org/W2077231895
- https://openalex.org/W2077401033
- https://openalex.org/W2098030130
- https://openalex.org/W2103328924
- https://openalex.org/W2106448072
- https://openalex.org/W2106552432
- https://openalex.org/W2107277218
- https://openalex.org/W2111380872
- https://openalex.org/W2113657260
- https://openalex.org/W2115657997
- https://openalex.org/W2116899346
- https://openalex.org/W2131236880
- https://openalex.org/W2134164289
- https://openalex.org/W2135911355
- https://openalex.org/W2139893628
- https://openalex.org/W2149646582
- https://openalex.org/W2154852917
- https://openalex.org/W2160029046
- https://openalex.org/W2173701041
- https://openalex.org/W2183587606
- https://openalex.org/W2192080449
- https://openalex.org/W2193938114
- https://openalex.org/W2221930001
- https://openalex.org/W2309560162
- https://openalex.org/W2362231096
- https://openalex.org/W2494703516
- https://openalex.org/W2530523491
- https://openalex.org/W2586404241
- https://openalex.org/W2600134886
- https://openalex.org/W2619505568
- https://openalex.org/W2726318071
- https://openalex.org/W2745189070
- https://openalex.org/W2746715108
- https://openalex.org/W2773422904
- https://openalex.org/W2793422399
- https://openalex.org/W2797259617
- https://openalex.org/W2803251793
- https://openalex.org/W2847893226
- https://openalex.org/W2903784986
- https://openalex.org/W2957783276
- https://openalex.org/W2969394185
- https://openalex.org/W2970721281
- https://openalex.org/W2995883118
- https://openalex.org/W2997716363
- https://openalex.org/W3092104006
- https://openalex.org/W3106726758
- https://openalex.org/W3165627834
- https://openalex.org/W3185978007
- https://openalex.org/W4206287955
- https://openalex.org/W4214620023
- https://openalex.org/W4255166647
- https://openalex.org/W4281391221
- https://openalex.org/W4311291416
- https://openalex.org/W76215130