Wpływ inhibicji deiminaz peptydyloargininowych oraz wyciszenia genu PAD4 na wybrane funkcje komórek śródbłonka oraz parametry epigenomu

Abstract

Cytrulinacja to słabo poznana potranslacyjna modyfikacja białek, polegająca na konwersji peptydyloargininy do peptydylocytruliny, która może znacząco wpływać na ich funkcje. Proces ten jest katalizowany przez enzymy z rodziny PADs, a najnowsze doniesienia wskazują na jego możliwą rolę w regulacji epigenetycznej. Dotychczas badania koncentrowały się głównie na znaczeniu cytrulinacji w chorobach autoimmunologicznych, zwłaszcza reumatoidalnym zapaleniu stawów, jednak sugerowany jest także jej potencjalny udział w nowotworzeniu.W niniejszej pracy zbadano rolę PADs i cytrulinacji w regulacji funkcji ludzkich komórek śródbłonka, które odgrywają kluczową rolę w angiogenezie. Wykorzystano modele farmakologicznego (inhibitory BB-Cl-amidyna, Cl-amidyna, F-amidyna) oraz transkrypcyjnego (wyciszenie PAD4) zahamowania aktywności PADs. W obu modelach zaobserwowano spadek poziomu cytrulinacji histonu H3 oraz obniżenie aktywności szlaku PI3K/Akt. Inhibitory PADs dodatkowo zmniejszały zdolność komórek do migracji i tworzenia struktur pseudokapilarnych, obniżały wydzielanie VEGFA oraz zwiększały poziom PEDF. Ponadto, inhibitory PADs wpływały na odpowiedź redoks oraz ekspresję genów antyoksydacyjnych, takich jak Nrf2. Wykazano również powiązania między aktywnością PADs a ekspresją HDAC3, HDAC5 oraz metylotransferazami SET7/9, LSD1 i G9a, co sugeruje potencjalne interakcje między cytrulinacją a innymi modyfikacjami potranslacyjnymi. Uzyskane wyniki potwierdzają rolę PADs, szczególnie PAD4, w regulacji funkcji komórek śródbłonka, w tym angiogenezy i wskazują na zasadność dalszych badań nad cytrulinacją jako potencjalnym celem terapeutyczny

Citrullination is a poorly understood post-translational protein modification, involving the conversion of peptidylarginine to peptidylcitrulline, which can significantly affect protein function. This process is catalyzed by enzymes from the PAD (peptidylarginine deiminase) family, and recent reports suggest its potential role in epigenetic regulation. To date, studies have primarily focused on the relevance of citrullination in autoimmune diseases, particularly rheumatoid arthritis, although its possible involvement in tumorigenesis has also been proposed. This study investigated the role of PADs and citrullination in the regulation of endothelial cell functions, which are crucial players in angiogenesis. Both pharmacological models (using the inhibitors BB-Cl-amidine, Cl-amidine, and F-amidine) and a transcriptional model (PAD4 silencing) were employed to inhibit PAD activity. In both models, a decrease in histone H3 citrullination and a reduction in PI3K/Akt pathway activity were observed. PAD inhibition further reduced endothelial cell migration and pseudocapillary structure formation, decreased VEGFA secretion, and increased PEDF levels. Moreover, PAD inhibitors influenced redox response and the expression of antioxidant genes such as Nrf2. The study also revealed associations between PAD activity and the expression of HDAC3, HDAC5, as well as methyltransferases SET7/9, LSD1, and G9a, suggesting potential interactions between citrullination and other post-translational modifications. The findings confirm the important role of PADs, particularly PAD4, in regulating endothelial cell function, including angiogenesis, and support the rationale for further investigation of citrullination as a potential therapeutic target.