SUNGKYUNKWAN UNIVERSITY SCHOOL OF MEDICINE
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Research Highlights
PRMT1 Ablation in Endothelial Cells Causes Endothelial Dysfunction and Aggravates COPD Attributable to Dysregulated NF-κB Signaling
Thi Thuy Vy Tran, Yideul Jeong, Suwoo Kim, Ji Eun Yeom, Jinwoo Lee, Wonhwa Lee, Gyu-Un Bae*, Jong-Sun Kang*
Advanced Science
혈관내피세포 기능장애와 세포노화는 만성 폐쇄성 폐질환 (COPD)을 비롯한 다양한 폐질환에서 중심적인 역할을 함. Protein arginine methyltransferase 1(PRMT1)은 비대칭 아르기닌 이메틸화를 담당하는 주요 효소로, 심혈관계를 포함한 여러 생물학적 과정에서 중요한 기능을 수행하지만, 혈관내피세포의 역할은 아직 충분히 밝혀지지 않았음.
본 연구에서는 COPD병태생리에서의 PRMT1의 역할을 규명하고자 하였음. 내피세포 특이적 PRMT1 유전자 결손 마우스는 폐출혈, 염증, 혈관 장벽 파괴, 세포 사멸 등의 심각한 폐 손상을 보였으며, 이는 NF-B 신호경로의 과활성화와 밀접하게 연관되어 있었음.
또한 RNA 시퀀싱 및 폐 내피세포 단일세포 RNA 시퀀싱을 통해, PRMT1 결손 시 염증 관련 유전자 발현의 광범위한 변화가 관찰되었음. COPD 모델에서도 PRMT1 결핍은 폐포 구조의 확장, 세포 사멸 및 노화 증가 등 COPD의 주요 병리적 특징들을 악화시켰음.
추가적으로, TNF-α 자극 환경에서 PRMT1이 억제된 내피세포는 노화와 기능장애가 더욱 심화되었고, 이 역시 NF-B 경로의 비정상적 활성화에 기인한 것으로 나타났음.
본 연구는 PRMT1이 NF-B 매개 내피세포 기능 장애 및 노화를 억제함으로써 폐 내피세포의 항상성을 유지하는 핵심 조절자임을 최초로 규명했음. 이는 PRMT1이 폐질환 치료를 위한 새로운 분자 타겟이 될 수 있음을 시사함.
본 연구내용은 2025년 3월 Advanced Science에 게재되었음 (Adv. Sci. 2025, 2411514. https://doi.org/10.1002/advs.202411514).
Abstract
Endothelial dysfunction and senescence are pivotal in pulmonary diseases, including chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Protein arginine methyltransferase 1 (PRMT1) is the major enzyme responsible for asymmetric arginine dimethylation and plays a role in diverse biological processes, including cardiovascular function. Yet, its role in endothelial cells (ECs) remains poorly understood. Here, the role of PRMT1 is investigated in ECs, particularly in the context of COPD pathogenesis. Endothelial-specific PRMT1 knockout mice exhibit pulmonary hemorrhage, inflammation, barrier disruption, and apoptosis, accompanied by hyperactivation of nuclear factor kappa B (NF-κB). Bulk RNA sequencing of whole lungs and single-cell RNA sequencing of pulmonary ECs reveal that endothelial PRMT1 ablation results in a major alteration in inflammation-related gene expression. In a COPD model, PRMT1 deficiency aggravates the COPD phenotypes, including enlarged alveolar spaces, increased cell death, and senescence. PRMT1 inhibition in ECs exacerbates tumor necrosis factor alpha-triggered EC senescence and dysfunction attributable to NF-κB hyperactivation. PRMT1 as a critical regulator of pulmonary EC function, preventing NF-κB-driven endothelial dysfunction and senescence is highlighted here.
본 연구에서는 COPD병태생리에서의 PRMT1의 역할을 규명하고자 하였음. 내피세포 특이적 PRMT1 유전자 결손 마우스는 폐출혈, 염증, 혈관 장벽 파괴, 세포 사멸 등의 심각한 폐 손상을 보였으며, 이는 NF-B 신호경로의 과활성화와 밀접하게 연관되어 있었음.
또한 RNA 시퀀싱 및 폐 내피세포 단일세포 RNA 시퀀싱을 통해, PRMT1 결손 시 염증 관련 유전자 발현의 광범위한 변화가 관찰되었음. COPD 모델에서도 PRMT1 결핍은 폐포 구조의 확장, 세포 사멸 및 노화 증가 등 COPD의 주요 병리적 특징들을 악화시켰음.
추가적으로, TNF-α 자극 환경에서 PRMT1이 억제된 내피세포는 노화와 기능장애가 더욱 심화되었고, 이 역시 NF-B 경로의 비정상적 활성화에 기인한 것으로 나타났음.
본 연구는 PRMT1이 NF-B 매개 내피세포 기능 장애 및 노화를 억제함으로써 폐 내피세포의 항상성을 유지하는 핵심 조절자임을 최초로 규명했음. 이는 PRMT1이 폐질환 치료를 위한 새로운 분자 타겟이 될 수 있음을 시사함.
본 연구내용은 2025년 3월 Advanced Science에 게재되었음 (Adv. Sci. 2025, 2411514. https://doi.org/10.1002/advs.202411514).
Abstract
Endothelial dysfunction and senescence are pivotal in pulmonary diseases, including chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Protein arginine methyltransferase 1 (PRMT1) is the major enzyme responsible for asymmetric arginine dimethylation and plays a role in diverse biological processes, including cardiovascular function. Yet, its role in endothelial cells (ECs) remains poorly understood. Here, the role of PRMT1 is investigated in ECs, particularly in the context of COPD pathogenesis. Endothelial-specific PRMT1 knockout mice exhibit pulmonary hemorrhage, inflammation, barrier disruption, and apoptosis, accompanied by hyperactivation of nuclear factor kappa B (NF-κB). Bulk RNA sequencing of whole lungs and single-cell RNA sequencing of pulmonary ECs reveal that endothelial PRMT1 ablation results in a major alteration in inflammation-related gene expression. In a COPD model, PRMT1 deficiency aggravates the COPD phenotypes, including enlarged alveolar spaces, increased cell death, and senescence. PRMT1 inhibition in ECs exacerbates tumor necrosis factor alpha-triggered EC senescence and dysfunction attributable to NF-κB hyperactivation. PRMT1 as a critical regulator of pulmonary EC function, preventing NF-κB-driven endothelial dysfunction and senescence is highlighted here.