c-Myc癌基因在稳态下维持角膜上皮结构,调节p63表达,并在组织修复过程中增强增殖

The c-Myc Oncogene Maintains Corneal Epithelial Architecture at Homeostasis, Modulates p63 Expression, and Enhances Proliferation During Tissue Repair

作者信息Céline Portal, Zheng Wang, Donald K Scott, J Mario Wolosin, Carlo Iomini
PMID35103750
发布时间2022-02-01
DOI10.1167/iovs.63.2.3

实验完整度

包括条件敲除小鼠模型、组织学、免疫组化、Western blot、RT-qPCR、伤口愈合实验和细胞增殖检测,多种独立方法验证表型和分子机制。

主要模型

K14-cre;Mycfl/fl条件敲除小鼠角膜上皮 野生型小鼠角膜上皮

重点核对

基因型:K14-cre;Mycfl/fl (CKO) 与对照同窝小鼠比较 伤口大小:1.5 mm直径Algerbrush刮除,监测0、24、43、118小时 BrdU注射:50 mg/kg腹腔注射,2小时后取材 统计学:Student's t-test,至少三次独立实验,P<0.05

摘要

目的:转录因子c-Myc(Myc)在多种细胞谱系祖细胞的自我更新和分化中发挥核心调控作用。本文探讨其在角膜上皮(CE)维持和修复中的功能。方法:通过将floxed Myc小鼠等位基因(Mycfl/fl)与在角蛋白(Krt)14启动子下表达Cre重组酶基因的小鼠品系杂交,实现角膜缘-角膜上皮中Myc的敲除。通过石蜡和塑料切片的组织学检查评估CE分层和蛋白定位,分别通过冷冻切片的免疫组织化学评估蛋白定位。通过Western blot和实时定量PCR分别测定蛋白水平和基因表达。通过荧光素染色追踪CE伤口闭合。结果:出生时,突变小鼠与对照同窝小鼠无明显差异;然而,其出生后体重增长率比对照组低67%。断奶后,突变体还出现自发性皮肤溃疡,主要发生在尾部和下唇,并在出生后45至60天死亡。突变体CE表现出层厚度增加,浅表细胞中Krt12水平升高,脱落率降低。因此,Myc的缺失扰乱了调节分化和增殖过程的基因的蛋白质和mRNA水平,包括ΔNp63β、Ets1和两个Notch靶基因Hey1和Maml1。此外,Myc促进CE伤口闭合和伤口诱导的过度增殖。结论:Myc调节CE分层、分化和表面脱落之间的平衡,并在伤口愈合过程中促进向过度增殖状态的转变。其对该平衡的作用可能通过控制多种细胞命运调节因子(包括肿瘤蛋白p63的亚型)来实现。

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
c-Myc在角膜上皮稳态维持和损伤修复中的功能是什么?
核心机制
c-Myc调节角膜上皮分层、分化和表面脱落的平衡,并通过调控ΔNp63、Ets1和Notch靶基因(Hey1、Maml1)等细胞命运调节因子来发挥作用。
主要证据
条件敲除小鼠角膜上皮增厚、分化延迟、脱落减少;伤口愈合延迟且增殖反应减半;ΔNp63蛋白增加4.1倍,Ets1和Notch1蛋白分别增加1.8和2.0倍,Hey1和Maml1 mRNA增加2倍。
研究意义
揭示了c-Myc在角膜上皮稳态和修复中的双重作用,为理解角膜上皮疾病及修复机制提供了新的视角。

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

基因敲除小鼠构建与表型分析

建立角膜上皮特异性Myc敲除小鼠并观察其整体表型。

将Mycfl/fl小鼠与K14-cre小鼠杂交获得CKO小鼠,记录体重、存活率、皮肤和唇部异常,并通过组织学观察尾巴和唇部上皮结构。

2

角膜上皮形态与分层分析

评估Myc缺失对角膜上皮厚度和分层结构的影响。

制作石蜡和塑料切片,测量中央角膜上皮厚度,观察细胞形态和分层变化;用台盼蓝染色检测表面死亡细胞。

3

伤口愈合实验

检测Myc缺失对角膜上皮伤口愈合和增殖的影响。

用Algerbrush制作1.5mm圆形伤口,荧光素染色监测伤口闭合;注射BrdU标记增殖细胞,免疫荧光检测BrdU和Ki67阳性细胞。

4

分子表达分析

检测Myc缺失对分化相关基因表达的影响。

Western blot检测Myc、ΔNp63、ETS1、Notch1等蛋白水平;RT-qPCR检测p63亚型、Ets1、Hey1、Maml1等mRNA水平。

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。

基因敲除小鼠构建
蛋白表达检测
基因表达检测
细胞增殖检测
细胞死亡检测

产品清单

实验环节名称品牌货号
Algerbrush角膜上皮刮除器Ambler Surgical--
杆菌肽抗生素软膏Fera Pharmaceuticals--
徕卡L2立体显微镜Leica Camera--
5-溴-2-脱氧尿苷Sigma-Aldrich--
抗BrdU抗体Abcamab6326
VectaShield封片剂Vector Laboratories--
蔡司LSM880激光共聚焦显微镜Zeiss--
环氧树脂Electron Microscopy Sciences--
徕卡Ultracut UCT超薄切片机Leica--
Tissue-Tek OCT包埋剂Sakura Finetek--
抗Ki-67抗体Abcamab15580
抗TP63抗体Boster BioM00167-1
抗ΔNp63抗体Abcamab735
Alexa Fluor 488山羊抗兔二抗Thermo Fisher ScientificA-11034
Alexa Fluor 488山羊抗鼠二抗Thermo Fisher ScientificA-11001
抗Krt12抗体----
蔡司LSM800共聚焦显微镜Zeiss--
Fiji(ImageJ)National Institutes of Health--
Prism软件GraphPad--
台盼蓝Gibco Laboratories--
蔡司Axioplan 2显微镜Zeiss--
PVDF膜EMD Millipore--
抗Myc抗体Cell Signaling Technology13987
抗磷酸化Myc (Ser62)抗体Cell Signaling Technology13748
抗ΔNp63抗体BioLegend619001
抗ΔNp63抗体Cell Signaling Technology67825
抗TAp63抗体BioLegend938101
抗ETS1抗体InvitrogenPA584591
抗Notch1抗体Invitrogen14578581
抗Notch1抗体Cell Signaling Technology3608
抗Krt14抗体InvitrogenMA511599
抗Krt12抗体InvitrogenPA567945
HRP偶联二抗Thermo Fisher Scientific--
ECL化学发光试剂Amersham Biosciences--
抗GAPDH抗体InvitrogenMA5-15738
分散酶Invitrogen--
DMEM/F-12培养基和HEPES缓冲液Gibco--
RNeasy Micro试剂盒Qiagen--
SuperScript III逆转录酶Invitrogen--
SYBR Green试剂Qiagen--
ABI PRISM 7900HT序列检测系统Applied Biosystems--

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
基因敲除小鼠构建
小鼠品系:Mycfl/fl和K14-cre;遗传背景:FVB混合C57BL/6和129
阅读提示:Materials and Methods: Generation of Krt14 Conditional Knockout Mice
组织学分析
固定:4% PFA过夜;包埋:石蜡或Epon;切片厚度:5 µm冰冻切片或1 µm半薄切片;染色:H&E、甲基蓝
阅读提示:Materials and Methods: Histology and Immunostaining
免疫荧光
一抗:Ki67 (1:300)、TP63 (1:100)、ΔNp63 (1:200)、Krt12 (2 µg/mL);二抗:Alexa Fluor 488(1:200);封片:VectaShield含DAPI
阅读提示:Materials and Methods: Histology and Immunostaining
伤口愈合
伤口大小:1.5mm直径;监测时间:0, 24, 43, 118小时;荧光素染色;BrdU剂量和时间:50 mg/kg,2小时
阅读提示:Materials and Methods: Wound-Healing and Cell Proliferation
Western blot
抗体:Myc (1:1000)、p-Myc (1:200)、ΔNp63 (1:200)、ETS1 (1:200)、Notch1 (1:200)、GAPDH;膜:PVDF;封闭:5%脱脂牛奶
阅读提示:Materials and Methods: Western Blot
RT-qPCR
RNA提取:Dispase消化;逆转录:100 µg总RNA;引物序列见Methods;反应程序:95°C 15秒,55°C 15秒,72°C 30秒,40循环
阅读提示:Materials and Methods: Real-Time Quantitative RT-PCR