G9a的频繁上调促进多发性骨髓瘤中RelB依赖性增殖与生存

Frequent upregulation of G9a promotes RelB-dependent proliferation and survival in multiple myeloma

作者信息Xi Yun Zhang, Deepa Rajagopalan, Tae-Hoon Chung, Lissa Hooi, Tan Boon Toh, Johann Shane Tian, Masturah Bte Mohd Abdul Rashid, Noor Rashidha Bte Meera Sahib, Mengjie Gu, Jhin Jieh Lim, Wilson Wang, Wee Joo Chng, Sudhakar Jha, Edward Kai-Hua Chow
PMID32477831
发布时间2020-05-22
DOI10.1186/s40164-020-00164-4

实验完整度

包含细胞系表达分析、shRNA敲低和抑制剂处理的功能实验、体内异种移植模型、RNA-seq转录组分析及回补实验等多层级验证。

主要模型

多发性骨髓瘤细胞系KMS12BM、JJN3、RPMI 8226、KMS11、KMS12BM NSG-SGM3 (NSGS) 小鼠异种移植瘤模型 外周血单个核细胞(PBMCs)和正常浆细胞(CD38+ PBMCs)作为对照

重点核对

G9a在多发性骨髓瘤细胞系中的表达上调及H3K9me1/2水平变化 shRNA敲低G9a的效率及对细胞增殖和集落形成的影响 UNC0642处理对细胞活力的IC50及H3K9me2和H3K9me1水平的影响 G9a敲低后RelB和p-RelB表达下调及Bim和BMF的转录上调 RelB回补对G9a敲低引起的增殖和体内肿瘤生长抑制的逆转作用

摘要

背景:多发性骨髓瘤是一种不可治愈的血液系统恶性肿瘤,其特征是遗传和表观遗传景观的异质性。尽管许多与骨髓瘤发病、进展和预后相关的遗传畸变已被充分表征,但许多表观遗传畸变在多发性骨髓瘤中的作用仍不清楚。G9a是一种组蛋白甲基转移酶,已被发现在多种癌症中通过多种机制促进疾病进展、增殖和转移。然而,此前尚未探讨G9a在多发性骨髓瘤中的作用。方法:分析多发性骨髓瘤细胞系和对照细胞外周血单核细胞(PBMCs)中G9a/EHMT2的表达水平。使用患者样本数据库分析G9a表达与多发性骨髓瘤患者总生存期的相关性。为进一步研究G9a在多发性骨髓瘤中的功能,通过慢病毒转导构建G9a耗竭的多发性骨髓瘤细胞,并测量其增殖、集落形成实验以及肿瘤发生。对G9a耗竭的多发性骨髓瘤细胞及对照进行RNA-seq,以探索G9a在多发性骨髓瘤中调控的下游机制。结果:G9a在一系列多发性骨髓瘤细胞系中上调。G9a表达预示一组多发性骨髓瘤患者的生存结局较差。G9a耗竭抑制了多发性骨髓瘤的增殖和肿瘤发生。G9a耗竭或小分子抑制G9a/GLP抑制剂UNC0642显著下调RelB,诱导促凋亡基因Bim和BMF的转录。恢复RelB消除了G9a耗竭对增殖和肿瘤发生的抑制。结论:在本研究中,我们证明G9a在大多数多发性骨髓瘤细胞系中上调。此外,G9a功能缺失分析提供了证据表明G9a有助于多发性骨髓瘤细胞的存活和增殖。本研究发现G9a与NF-κB通路相互作用,作为多发性骨髓瘤中RelB的关键调节因子,并调节RelB依赖性多发性骨髓瘤生存。因此,G9a是多发性骨髓瘤一个有前景的治疗靶点。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
G9a在多发性骨髓瘤中是否具有促癌作用及其潜在机制是什么?
核心机制
G9a通过正调控非经典NF-κB通路的关键亚基RelB的表达,维持RelB-p52介导的转录抑制,从而抑制促凋亡基因Bim和BMF的表达,促进多发性骨髓瘤细胞的生存和增殖。
主要证据
多发性骨髓瘤细胞系中G9a表达上调;G9a敲低或抑制UNC0642导致RelB下调、Bim和BMF上调,并抑制体外增殖和集落形成及体内肿瘤生长;RelB回补可逆转这些效应。
研究意义
G9a是多发性骨髓瘤中RelB介导的NF-κB信号的关键调节因子,可作为潜在的治疗靶点,尤其对硼替佐米耐药的患者。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

G9a表达分析

检测G9a在多发性骨髓瘤细胞系和对照细胞中的表达水平及其与预后的关联。

通过qRT-PCR和Western blot分析多种多发性骨髓瘤细胞系和正常对照细胞(PBMCs和正常浆细胞)中G9a的mRNA和蛋白表达;利用CoMMpass数据库分析G9a表达与患者生存期之间的关系。

2

G9a功能缺失实验

评估G9a敲低对多发性骨髓瘤细胞增殖、集落形成和体内肿瘤生长的作用。

使用慢病毒转导shRNA敲低KMS12BM和JJN3细胞中的G9a,通过MTS和CellTiter-Glo检测细胞活力,通过甲基纤维素集落形成实验评估克隆形成能力,并建立皮下异种移植瘤模型监测肿瘤生长。

3

G9a/GLP抑制剂UNC0642处理

测试药理学抑制G9a/GLP对多发性骨髓瘤细胞活力和组蛋白甲基化的影响。

用不同浓度UNC0642处理多发性骨髓瘤细胞,测定IC50;用IC50浓度的UNC0642处理细胞,通过Western blot检测H3K9me1/2、RelB、p-RelB、Bim、NFKB2等蛋白表达,通过qRT-PCR检测RelB、BMF、Bim的mRNA水平。

4

转录组分析

探究G9a敲低后多发性骨髓瘤细胞中基因表达变化和信号通路影响。

对shG9a和shNT处理的KMS12BM细胞进行RNA-seq,通过差异表达分析和GSEA分析,鉴定受G9a调控的基因和信号通路,特别关注NF-κB通路。

5

RelB回补实验

验证RelB在介导G9a调控多发性骨髓瘤增殖和肿瘤生长中的功能作用。

在G9a敲低的KMS12BM和JJN3细胞中过表达RelB,检测细胞增殖和体内肿瘤生长是否恢复。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI 1640培养基BioWest--
DMEM高糖培养基BioWest--
胎牛血清HyClone--
青霉素/链霉素Invitrogen--
胰蛋白酶Thermo Scientific25200-056
Fugene6转染试剂PromegaE269A
Amicon Ultra-100浓缩管MilliporeUFC910024
嘌呤霉素----
CellTiter 96 AQueous One Solution (MTS) 细胞增殖检测试剂盒Promega--
CellTiter-Glo发光法细胞活力检测试剂盒Promega--
96孔板Nunc--
GraphPad Prism (v7.0)软件----
RIPA裂解液----
Complete Mini蛋白酶抑制剂和磷酸酶抑制剂Roche--
NE-PER核和细胞质提取试剂盒Thermo Scientific--
PVDF膜Bio-Rad--
EHMT2/G9a抗体abcamab185050
二甲基组蛋白H3抗体Cell Signaling Technology4658
组蛋白H3K9me1抗体Santa Cruz Biotechnology39681
组蛋白H3抗体Cell Signaling Technology4499
三甲基组蛋白H3抗体Cell Signaling Technology4909
β-肌动蛋白抗体SigmaA2228
磷酸化RelB抗体Cell Signaling Technology5025
RelB抗体Cell Signaling Technology10544
Bim抗体Cell Signaling Technology5392
NF-κB2抗体Cell Signaling Technology3017
HRP偶联抗兔二抗Cell Signaling Technology7074
HRP偶联抗鼠二抗Cell Signaling Technology7076
ChemiDoc MP成像系统Bio-Rad--
RNeasy小提试剂盒Qiagen--
iScript逆转录预混液Bio-Rad--
SYBR绿----
甲基纤维素培养基 (H4230, MethoCult)StemCell Technologies--
35毫米培养皿Corning--
奥林巴斯IX71倒置显微镜Olympus--
DP71相机和DP Controller软件Olympus--
NanoDrop 2000分光光度计Thermo Scientific--
Truseq RNA文库Illumina--
Hiseq 4000测序平台Illumina--
STAR (版本2.5.3a) 软件----
Rsubread (版本1.34.1) 软件----
DESeq2 (版本1.18.1) 软件----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
G9a表达分析
多发性骨髓瘤细胞系和对照细胞(PBMCs和正常浆细胞)的G9a表达水平;患者数据库中G9a表达与OS/PFS的关系
阅读提示:见Methods 'Cell culture' 和 'Western blot analysis',以及Figure 1及相关图注
G9a敲低功能实验
shRNA序列(shG9a#1、shG9a#2)及敲低效率;细胞增殖、集落形成和体内肿瘤生长的检测方法
阅读提示:见Methods 'Lentiviral transduction and gene silencing'、'Proliferation assay'、'Methylcellulose colony formation assay'和'in vivo tumor model',以及Figures 3和4
UNC0642处理
UNC0642的浓度范围、处理时间、IC50测定方法;对H3K9me1/2、RelB、p-RelB、Bim、NFKB2的影响
阅读提示:见Methods 'Cell viability assay'和Results 'G9a-dependent inhibitor sensitivity',以及Figure 2
RNA-seq分析
RNA-seq样本处理(shNT vs shG9a)、差异表达基因阈值、GSEA分析方法
阅读提示:见Methods 'RNA-Seq'、'Analysis of CoMMpass RNA-seq dataset',以及Figure 5
RelB回补实验
RelB过表达载体及效果;细胞增殖和体内肿瘤生长检测
阅读提示:见Methods 'Proliferation assay'和'in vivo tumor model',以及Figure 6