BACKGROUND The stress-regulated enzyme hemeoxygenase-1 (HO-1) contributes to the cell response towards inflammation and oxidative stress. We previously reported on curtailed HO-1 expression in cystic fibrosis (CF) bronchial epithelial (CFBE41o-) cells and CF-mice, but the molecular mechanisms for this are not known. Here, we compared healthy and CF bronchial epithelial cells for regulatory circuits controlling HO-1 protein levels. METHODS In this study, we employed immunohistochemistry on CF and healthy lung sections to examine the BACH1 protein expression. Alteration of BACH1 protein levels in 16HBE14o- and CFBE41o- cells was achieved by using either siRNA-mediated knockdown of BACH1 or by increasing miRNA-155 levels. HO-1 luciferase reporter assay was chosen to examine the downstream affects after BACH1 modulation. RESULTS Human CF lungs and cells showed increased levels of the HO-1 transcriptional repressor, BACH1, and increased miR-155 expression. Knockdown studies using BACH1 siRNA and overexpression of miR-155 did not significantly rescue HO-1 expression in CFBE41o- cells. Elevated BACH1 expression detected in CF cells was refractory to the inhibitory function of miR-155 and was instead due to increased protein stability. CONCLUSION We observed defects in the inhibitory activities of miR-155 and BACH1 on HO-1 expression in CF cells. Thus various defective regulatory loops account for dysregulated BACH1 expression in CF, which in turn may contribute to low HO-1 levels.

中文翻译：

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囊性纤维化支气管上皮细胞中存在缺陷的 BACH1/HO-1 调节回路

背景应激调节酶血氧合酶-1 (HO-1) 有助于细胞对炎症和氧化应激的反应。我们之前曾报道过囊性纤维化 (CF) 支气管上皮 (CFBE41o-) 细胞和 CF 小鼠中 HO-1 表达减少，但其分子机制尚不清楚。在这里，我们比较了健康和 CF 支气管上皮细胞控制 HO-1 蛋白水平的调节回路。方法 在这项研究中，我们在 CF 和健康肺切片上采用免疫组织化学来检查 BACH1 蛋白表达。通过使用 siRNA 介导的 BACH1 敲低或通过增加 miRNA-155 水平来改变 16HBE14o 和 CFBE41o 细胞中 BACH1 蛋白水平。选择 HO-1 荧光素酶报告基因检测来检查 BACH1 调制后的下游影响。结果 人 CF 肺和细胞显示 HO-1 转录抑制因子 BACH1 的水平增加，并且 miR-155 表达增加。使用 BACH1 siRNA 和 miR-155 过表达的敲低研究并未显着挽救 CFBE41o- 细胞中的 HO-1 表达。在 CF 细胞中检测到的 BACH1 表达升高对 miR-155 的抑制功能无效，而是由于蛋白质稳定性增加。结论 我们观察到 miR-155 和 BACH1 对 CF 细胞中 HO-1 表达的抑制活性存在缺陷。因此，各种有缺陷的调节回路导致 CF 中 BACH1 表达失调，这反过来可能导致 HO-1 水平低。使用 BACH1 siRNA 和 miR-155 过表达的敲低研究并未显着挽救 CFBE41o- 细胞中的 HO-1 表达。在 CF 细胞中检测到的 BACH1 表达升高对 miR-155 的抑制功能无效，而是由于蛋白质稳定性增加。结论 我们观察到 miR-155 和 BACH1 对 CF 细胞中 HO-1 表达的抑制活性存在缺陷。因此，各种有缺陷的调节回路导致 CF 中 BACH1 表达失调，这反过来可能导致 HO-1 水平低。使用 BACH1 siRNA 和 miR-155 过表达的敲低研究并未显着挽救 CFBE41o- 细胞中的 HO-1 表达。在 CF 细胞中检测到的 BACH1 表达升高对 miR-155 的抑制功能无效，而是由于蛋白质稳定性增加。结论 我们观察到 miR-155 和 BACH1 对 CF 细胞中 HO-1 表达的抑制活性存在缺陷。因此，各种有缺陷的调节回路导致 CF 中 BACH1 表达失调，这反过来可能导致 HO-1 水平低。