桩蛋白调节与颗粒细胞黏着斑相关的雄激素受体表达

Paxillin regulates androgen receptor expression associated with granulosa cell focal adhesions

作者信息Adelaide E Weidner, Anna Roy, Kenji Vann, Ariana C Walczyk, Olga Astapova
PMID38718206
发布时间2024-04-30
DOI10.1093/molehr/gaae018

实验完整度

包含体外细胞模型(KGN细胞)和体内动物模型(PCOS小鼠),并进行功能验证(发情周期、雌二醇)和机制验证(蛋白半衰期、mRNA半衰期、PLA)。

主要模型

人颗粒样KGN细胞 小鼠原代颗粒细胞 颗粒细胞特异性桩蛋白敲除小鼠 DHT诱导的PCOS小鼠模型

重点核对

PXN敲低或敲除后检测AR蛋白和mRNA表达 AR蛋白和mRNA半衰期测定(环己酰亚胺和放线菌素D处理) AR和PXN共定位及相互作用(免疫荧光和PLA) FAK抑制剂PF-573228处理对AR-PXN相互作用和AR蛋白的影响 PCOS小鼠模型中发情周期和雌二醇水平的评估

摘要

桩蛋白是一种普遍表达的衔接蛋白,是黏着斑、细胞运动和凋亡所必需的。桩蛋白最近也被认为是前列腺癌细胞和其他细胞中非基因组雄激素受体信号传导的介质。我们试图研究桩蛋白和雄激素受体在颗粒细胞中的关系,其中雄激素作用、凋亡和黏着斑已知重要,但桩蛋白的作用研究不足。我们最近表明,小鼠颗粒细胞中桩蛋白敲除可提高老年小鼠的生育能力。在这里,我们证明人颗粒样KGN细胞中桩蛋白敲低,以及小鼠原代颗粒细胞中敲除,都会导致雄激素受体蛋白减少,但mRNA表达不减少。此外,我们发现,在没有桩蛋白的情况下,雄激素受体蛋白和mRNA的半衰期均缩短约三分之一,但细胞通过上调雄激素受体基因表达来适应慢性桩蛋白缺失。使用共免疫荧光和邻位连接实验,我们表明桩蛋白和雄激素受体以黏着斑激酶依赖性方式在颗粒细胞的质膜上共定位,并且黏着斑的破坏导致雄激素受体蛋白水平降低。我们的发现表明,桩蛋白将雄激素受体招募到颗粒细胞膜,在那里它可能免受蛋白酶体降解,并准备进行非基因组信号传导,正如在其他组织中所报道的那样。为了研究这在雄激素过剩疾病中的生理意义,我们在慢性出生后双氢睾酮暴露诱导的多囊卵巢综合征小鼠模型中测试了颗粒细胞特异性桩蛋白敲除的效果。虽然没有一只对照小鼠有发情周期,但33%的桩蛋白敲除小鼠有周期,表明桩蛋白缺失可能通过降低雄激素受体表达来部分保护免受雄激素过剩的负面影响。来自DHT诱导的PCOS小鼠的桩蛋白敲除颗粒细胞也比同窝对照颗粒细胞产生更多的雌二醇。因此,桩蛋白可能是治疗女性雄激素相关疾病(如PCOS)的新靶点。

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
桩蛋白是否调节颗粒细胞中雄激素受体的表达及其机制,以及在PCOS中起什么作用?
核心机制
桩蛋白通过将AR招募到细胞膜黏着斑处,防止其降解并延长蛋白和mRNA半衰期,从而增强AR表达。
主要证据
使用siRNA敲低和CRISPR敲除KGN细胞及小鼠原代颗粒细胞,显示AR蛋白减少而mRNA不变;通过放线菌酮和放线菌素D处理显示AR蛋白和mRNA半衰期缩短;通过免疫荧光和PLA显示AR与PXN共定位且依赖FAK;在PCOS小鼠模型中,PXN敲除部分恢复发情周期并增加雌二醇产生。
研究意义
桩蛋白可能是女性雄激素相关疾病(如PCOS)治疗的潜在新靶点。

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

在细胞模型中敲低或敲除桩蛋白

研究桩蛋白对颗粒细胞中AR表达的影响。

在KGN细胞中使用siRNA敲低PXN,或使用CRISPR-Cas9生成PXN敲除细胞系;在小鼠原代颗粒细胞中使用Cre-lox系统敲除PXN。

2

检测AR蛋白和mRNA表达

明确桩蛋白缺失是否影响AR表达,并区分转录和翻译后水平。

通过Western blot检测AR蛋白,通过qPCR检测AR mRNA。

3

测定AR蛋白和mRNA半衰期

评估桩蛋白是否影响AR的稳定性。

使用环己酰亚胺阻断蛋白合成,放线菌素D阻断RNA合成,在不同时间点检测AR水平,拟合降解曲线。

4

检测AR与PXN共定位和相互作用

验证AR和PXN是否在细胞膜上相互作用,以及是否依赖黏着斑。

通过免疫荧光和邻位连接实验(PLA)检测AR和PXN的共定位和相互作用,并使用FAK抑制剂PF-573228破坏黏着斑。

5

在PCOS小鼠模型中验证生理功能

研究颗粒细胞特异性PXN敲除是否对雄激素过剩相关的生殖缺陷有保护作用。

在DHT诱导的PCOS模型中,监测发情周期,并检测颗粒细胞中Cyp19表达和雌二醇产生。

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。

分析基因表达
检测蛋白互作与定位

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM/F12培养基Invitrogen11330-057
胎牛血清----
DharmaFECT3转染试剂Dharmacon--
Opti-MEM培养基Gibco--
jetPRIME转染试剂Polyplus--
Halt蛋白酶和磷酸酶抑制剂混合物Thermo Fisher Scientific1861281
4-15%梯度凝胶BioRad4561086
AR抗体(人)Cell Signaling Technology5153
AR抗体(小鼠)Abcamab105225
桩蛋白抗体BD Transduction Laboratories610051
磷酸化桩蛋白抗体Cell Signaling Technology2541
FAK抗体Invitrogen701094
磷酸化FAK抗体Invitrogen700255
GAPDH抗体Cell Signaling Technology2118
E.Z.N.A.总RNA提取试剂盒IOmega Bio-TekR6834
qScript XLT一步法RT-qPCR ToughMix试剂盒QuantaBio--
TaqMan探针Applied Biosystems--
多聚赖氨酸----
曲拉通X-100----
牛血清白蛋白----
荧光素山羊抗兔IgGInvitrogenA-11008
德州红山羊抗鼠IgGInvitrogenT-6390
Duolink原位封片剂(含DAPI)Sigma-AldrichDUO82040
Hoechst 33342染色液Abcamab228551
PF-573228Sigma-AldrichPZ0117
DNMT1抗体Novus BiologicalsNB100-56519
PABP抗体Abcam21060
Duolink原位PLA探针抗兔MINUSSigma-AldrichDUO92005
Duolink原位PLA探针抗鼠PLUSSigma-AldrichDUO92001
双氢睾酮缓释片Innovative Research of AmericaNA-161
安慰剂缓释片Innovative Research of AmericaC-111
Autoclip伤口闭合系统BD22-275998
美洛昔康----
Hema 3 Stat Pack染色试剂盒Fisher22-122911
GraphPad PrismGraphPad Software--

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
细胞培养
KGN细胞来源、培养条件、传代次数
阅读提示:Methods: Cell culture
siRNA敲低
siRNA序列、浓度、转染试剂、转染时间
阅读提示:Methods: siRNA knockdown
CRISPR敲除
sgRNA序列、载体、转染试剂、筛选方法
阅读提示:Methods: Stable paxillin knockout
蛋白降解实验
环己酰亚胺浓度、处理时间
阅读提示:Methods: Cell culture, Figure 5A
RNA降解实验
放线菌素D浓度、处理时间
阅读提示:Methods: Cell culture, Figure 5B
免疫荧光和PLA
抗体种类、稀释比例、PLA试剂盒、FAK抑制剂浓度
阅读提示:Methods: Immunofluorescence, Proximity ligation assay
PCOS小鼠模型
DHT剂量、缓释片类型、植入时间、小鼠品系和年龄
阅读提示:Methods: PCOS mouse model
发情周期监测
监测时间、每日频次、阴道涂片染色方法
阅读提示:Methods: Estrous cycling