The alveolar type II cell-specific functions of EP300 in pulmonary fibrosis

Abstract

Idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) is characterized by chronic progressive parenchymal lung fibrosis. The lungs of IPF patients display a characteristic fibrosis, characterized by deposition of extracellular matrix (ECM), which results in distortion of normal lung structures and loss of respiratory function. Although extensive researches for IPF pathogenesis have been reported for several decades, the precise mechanisms are still unknown and the specific treatments for elimination of fibrosis and prolongation of survival are also still unsolved. In this study, the increased expression of EP300 was observed in lung of patients with IPF and in the mouse models of lung fibrosis. Lung fibrosis was significantly diminished by alveolar type II (ATII) cell-specific deletion of EP300 genes. However, genetic deletion of EP300 in the lung epithelial club cells (Ccsp-Ep300d/d) had no effects on the lung fibrosis, suggesting that ATII-specific EP300 plays important role in lung fibrosis progression. RNA-sequencing and ChIP-sequencing analyses identified CCL2 and CCL7 as a direct target of EP300 in both ATII cells and mice. By analyzing Chromatin immunoprecipitation assay in mouse tissue, it was demonstrated that binding of EP300 was increased onto the upstream of CCL2 and CCL7 in the lung of bleomycin-treated mice, but it did not happen when EP300 was deleted in ATII cells. EP300 knockdown or inhibition suppressed the transforming growth factor beta 1 (TGF-β1)-induced expressions of CCL2 and CCL7 in ATII cells but not club cells, fibroblast and macrophage. This study demonstrates a pivotal role for EP300 in alveolar type II cells and suggests of EP300 as a promising target for treatment of IPF.

가장 흔한 간질성폐질환 중 하나인 특발성폐섬유증은 원인을 모르는 폐 질환이며, 간질 조직에 염증이 반복적으로 일어나게 되면 폐조직이 딱딱하게 굳어지는 현상인 ‘폐섬유화’가 일어나는 질병이다.특발성폐섬유증에 대한 연구는 많이 보고되고 있지만 정확한 분자기전은 알려져 있지 않으며, 섬유화 제거와 생존 연장에 대한 구체적인 치료법 또한 여전히 해결되지 않고 있다. 본 연구에서는 특발성폐섬유증 환자의 폐와 폐섬유화 마우스 모델의 폐에서 EP300의 발현이 증가된 것이 관찰되었다. Cre-loxP 시스템을 이용하여 ATII 세포에만 특이적으로 EP300을 knockout하였을 때 폐섬유증이 억제되는 것을 확인하였다. 그러나 club cell에 특이적으로 EP300을 knockout 하였을 때는 폐섬유증이 억제되지 않아 ATII 세포에서만 EP300이 특이적으로 폐섬유화 진행에 중요한 역할을 하고 있음을 밝혔다. 또 다른 폐섬유증 유도 마우스모델인 CCSP-TGFβ1-TG 마우스를 사용하였을 때 역시 EP300이 ATII 세포에 특이적으로 감소하였을 때 폐섬유증 발병이 억제되었다. 이는 ATII 세포에서 EP300이 폐섬유증이 진행되는 데에 중요한 역할을 한다는 것을 시사한다. RNA-sequencing과 ChIP-sequencing 분석을 통해 EP300이 AT2 세포에서 특이적으로 CCL2와 CCL7의 전사 조절 매개함을 알수 있었다. 마우스 폐 조직을 이용한 ChIP assay에서 bleomycin을 처리한 샘플에서는 CCL2와 CCL7의 upstream에 EP300의 결합이 증가하여 CCL2와 CCL7의 전사를 조절하고, EP300이 ATII 세포에서 knockout됐을 때는 EP300의 결합이 저해되는 것을 관찰하였다. 마지막으로 EP300을 knockdown 시키거나 EP300 inhibitor인 C646을 처리하였을 때 TGF-β1에 의해 유도되는 CCL2와 CCL7의 발현이 ATII cell에서만 저해됨을 in vitro상에서 관찰하였다. 본 연구는 alveolar type II 세포에서 EP300이 폐섬유증 유발에 관여하는 중요하다는 것을 밝혔고, EP300이 특발성폐섬유증 치료에 유망한 타겟이 될 수 있음을 제시한다