外显子跳跃机器的翻译后调控控制白血病中的异常剪接

Posttranslational Regulation of the Exon Skipping Machinery Controls Aberrant Splicing in Leukemia

作者信息Yalu Zhou, Cuijuan Han, Eric Wang, Adam H Lorch, Valentina Serafin, Byoung-Kyu Cho, Blanca T Gutierrez Diaz, Julien Calvo, Celestia Fang, Alireza Khodadadi-Jamayran, Tommaso Tabaglio, Christian Marier, Anna Kuchmiy, Limin Sun, George Yacu, Szymon K Filip, Qi Jin, Yoh-Hei Takahashi, David R Amici, Emily J Rendleman, Radhika Rawat, Silvia Bresolin, Maddalena Paganin, Cheng Zhang, Hu Li, Irawati Kandela, Yuliya Politanska, Hiam Abdala-Valencia, Marc L Mendillo, Ping Zhu, Bruno Palhais, Pieter Van Vlierberghe, Tom Taghon, Iannis Aifantis, Young Ah Goo, Ernesto Guccione, Adriana Heguy, Aristotelis Tsirigos, Keng Boon Wee, Rama K Mishra, Francoise Pflumio, Benedetta Accordi, Giuseppe Basso, Panagiotis Ntziachristos
PMID32444465
发布时间2020-09
DOI10.1158/2159-8290.CD-19-1436

实验完整度

包含患者样本、细胞系、异种移植模型和多种组学数据等多层级证据,并有功能验证和机制验证。

主要模型

T-ALL细胞系(CUTLL1、JURKAT、DND41) T-ALL患者样本 免疫缺陷小鼠异种移植模型

重点核对

T-ALL细胞系和患者样本的SRSF6表达水平与USP7的相关性 USP7抑制(P5091)或敲低对SRSF6蛋白水平的影响 SRSF6敲低对细胞增殖和凋亡的影响 H3B-8800对T-ALL细胞系和患者样本的IC50值 H3B-8800与蛋白酶体抑制剂(硼替佐米)的协同效应

摘要

剪接改变在疾病中很常见,例如癌症,其中剪接因子基因的突变经常是异常剪接的原因。在这里,我们提出了T细胞急性淋巴细胞白血病(T-ALL)中剪接调控的另一种机制,该机制涉及通过去泛素化对剪接机器进行翻译后稳定化。我们证明,疾病中存在广泛的外显子跳跃改变,影响蛋白酶体亚基、细胞周期调节因子和RNA机器。我们提出,富含丝氨酸/精氨酸的剪接因子(SRSF)控制外显子跳跃,对白血病细胞存活至关重要。泛素特异性肽酶7(USP7)通过主动去泛素化调节SRSF6蛋白水平,USP7抑制改变外显子跳跃模式并阻断T-ALL生长。剪接抑制剂H3B-8800影响蛋白酶体转录本的剪接和蛋白酶体活性,并与蛋白酶体抑制剂协同抑制T-ALL生长。我们的研究为通过去泛素化调节剪接因子提供了原理证明,并提出了T-ALL中新的治疗模式。

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
在无剪接因子突变的T-ALL中,异常剪接是如何发生的,以及其分子机制和治疗意义是什么?
核心机制
USP7通过去泛素化作用稳定SRSF6蛋白,导致外显子跳跃变化,促进T-ALL生长。
主要证据
USP7与SRSF6相互作用并去泛素化SRSF6;USP7抑制或敲低降低SRSF6水平;SRSF6敲低抑制T-ALL细胞系和异种移植模型中的生长。
研究意义
为通过去泛素化调控剪接因子提供原理证明,并提出剪接抑制剂与蛋白酶体抑制剂联合治疗T-ALL的新策略。

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

转录组剪接分析

表征T-ALL与正常T细胞相比的剪接变化,特别是外显子跳跃。

对T-ALL患者样本和正常T细胞亚群进行RNA-seq,使用rMATS等工具分析差异性剪接事件。

2

SRSF功能筛选

鉴定对T-ALL存活关键的SRSF家族成员。

利用DepMap CRISPR-Cas9筛选数据和在JURKAT细胞中进行定制RBP sgRNA文库的负筛选。

3

USP7-SRSF6相互作用和去泛素化验证

验证USP7通过去泛素化调控SRSF6蛋白稳定性的机制。

通过免疫共沉淀、质谱、泛素化实验(KGG pull-down和Flag-SRSF6泛素化检测)以及蛋白合成抑制剂实验。

4

SRSF6功能研究

评估SRSF6对T-ALL细胞生长的影响。

在CUTLL1细胞中敲低SRSF6,进行体外生长实验和异种移植模型实验。

5

剪接抑制治疗评估

评估剪接抑制剂H3B-8800对T-ALL的治疗效果及与蛋白酶体抑制剂的协同作用。

用H3B-8800处理T-ALL细胞系和患者样本,检测生长抑制、凋亡、剪接变化和蛋白酶体活性。

6

PSMG1剪接和蛋白酶体功能

确定剪接抑制对蛋白酶体亚基PSMG1剪接的影响及其功能后果。

RNA-seq分析PSMG1剪接变化,RT-PCR验证外显子4跳跃,检测蛋白酶体活性。

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Sigma-Aldrich--
胎牛血清Sigma-Aldrich--
青霉素/链霉素Gibco--
GlutaMAXGibco--
DMEM培养基----
抗肌动蛋白抗体Millipore--
抗SRSF6抗体Bethyl LaboratoriesA303-669A
抗SRSF6抗体Abcamab140602
抗SRSF3抗体Abcamab73891
抗SF3B1抗体MLBD221-3
抗USP7抗体Bethyl LaboratoriesA300-033A-7
抗切割NOTCH1(Val1744)抗体Cell Signaling Technology4147
抗Lamin B1抗体Proteintech Group12987-1-AP
HA抗体Cell Signaling Technology3724
HRP偶联二抗GE Healthcare--
Quick Start牛γ球蛋白标准品套装Bio-Rad--
苯zonase核酸酶Sigma-Aldrich--
核糖核酸酶ASigma-Aldrich--
二硫苏糖醇Sigma-Aldrich--
正钒酸钠New England BioLabs--
蛋白G磁珠Life Technologies--
无IgG牛血清白蛋白Jackson ImmunoResearch Laboratories--
蛋白酶KFisher Scientific--
Tousimis甲醛Fisher Scientific--
MG132Fisher Scientific--
P5091Selleckchem--
H3B-8800H3 Biomedicine--
PTMScan泛素残留基序(K-GG)试剂盒Cell Signaling Technology--
Bio-Rad总RNA提取试剂盒Bio-Rad--
TruSeq RNA试剂盒Illumina--
AMPure XP磁珠----
jetPrime转染试剂Polyplus--
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo Scientific--
alamarBlue细胞活性试剂ThermoFisher--
LIVE/DEAD可固定近红外死细胞染料Life Technologies--
PE偶联Annexin VLife Technologies--
Annexin V结合缓冲液BD Biosciences--
固定和通透培养基ALife Technologies--
DAPIInvitrogen--
硼替佐米----
卡非佐米----
Via Count试剂盒Luminex--
胰凝乳蛋白酶样活性检测试剂盒PromegaG8660
MTT----
人CD45抗体----
人CD7抗体----

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
T-ALL细胞系(CUTLL1、JURKAT、DND41)的培养基成分(RPMI 1640 + 10% FBS + 2% 青霉素/链霉素 + 1% GlutaMAX)
阅读提示:Methods: Cell lines and primary cells
USP7抑制实验
USP7抑制剂P5091浓度(文中使用10μM)和处理时间(24小时)
阅读提示:Results: USP7调控SRSF6,Figure 2L
蛋白稳定性分析
环己酰亚胺(CHX)浓度(200μg/ml)和处理时间(0-24小时)
阅读提示:Results: USP7调控SRSF6,Figure 2N
剪接抑制实验
H3B-8800浓度(例如30nM)和处理时间(6小时或72小时)
阅读提示:Results: 治疗性剪接抑制,Figure 4A, 4E
异种移植实验
小鼠品系(NOD.Cg-Prkdcscid)、注射细胞数量(1x10^6)、注射途径(尾静脉)
阅读提示:Methods: 静脉内和皮下异种移植研究