DGKA通过激活c-JUN-WEE1信号通路在卵巢癌中赋予铂耐药性

DGKA Provides Platinum Resistance in Ovarian Cancer Through Activation of c-JUN-WEE1 Signaling

作者信息Jie Li, Chaoyun Pan, Austin C Boese, JiHoon Kang, Anna D Umano, Kelly R Magliocca, Wenqing Yang, Yu Zhang, Sagar Lonial, Lingtao Jin, Sumin Kang
PMID32341033
发布时间2020-07-15
DOI10.1158/1078-0432.CCR-19-3790

实验完整度

包含体外细胞实验、体内异种移植瘤模型、患者来源异种移植瘤模型及患者肿瘤样本分析,并进行了功能验证(敲低/过表达/突变)和机制验证(磷酸化蛋白质组学、ChIP、报告基因等)。

主要模型

A2780cisR人卵巢癌细胞系 SK-OV-3cisR人卵巢癌细胞系 A2780cisR异种移植瘤裸鼠模型 卵巢癌患者来源异种移植瘤(PDX)模型

重点核对

RNAi筛选使用的代谢激酶shRNA文库来源(Dharmacon)及筛选浓度 DGKA激酶活性对耐药性影响的功能验证(野生型与G434A激酶死亡突变体) PA(磷脂酸)作为关键信号分子的验证(外源PA回补实验) c-JUN激活及WEE1表达调控的机制验证(磷酸化蛋白质组学、ChIP、启动子报告基因) DGK抑制剂R59949在体外和PDX模型中的增敏效果及患者肿瘤样本中的相关性

摘要

目的:尽管铂类化合物是卵巢癌的一线治疗药物,但大多数患者会复发并对治疗产生耐药性。然而,耐药的潜在机制尚不清楚。我们研究的目标是阐明代谢激酶二酰甘油激酶α(DGKA)赋予卵巢癌铂耐药性的机制。实验设计:使用代谢激酶RNAi合成致死筛选来鉴定卵巢癌中的顺铂耐药驱动因子。使用DGKA变体证明DGKA活性在顺铂耐药中的必要性。进行磷酸化蛋白质组学和基因组筛选以鉴定DGKA的下游效应因子。靶向DGKA的治疗效果得到证实,并使用对铂类治疗反应不同的卵巢癌患者来源肿瘤验证了DGKA信号传导的临床相关性。结果:我们发现铂耐药性是由卵巢癌中的DGKA及其产物磷脂酸(PA)介导的。蛋白质组学和基因组筛选揭示,DGKA激活转录因子c-JUN,从而增强细胞周期调节因子WEE1的表达。机制上,PA促进JNK招募至c-JUN并促进其核定位,导致顺铂暴露时c-JUN的激活。药理学抑制DGKA使卵巢癌细胞对顺铂治疗敏感,且DGKA-c-JUN-WEE1信号传导与卵巢癌患者来源肿瘤中的铂耐药性呈正相关。结论:我们的研究展示了DGKA来源的脂质信使PA如何通过与激酶和转录网络交织来促进顺铂耐药性,并为靶向DGKA作为卵巢癌治疗中对抗顺铂耐药性的新策略提供了临床前证据。

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
代谢激酶DGKA及其产物PA是否以及如何通过调控下游信号网络赋予卵巢癌铂耐药性。
核心机制
DGKA产生的PA促进JNK与c-JUN的结合及核转位,激活c-JUN转录活性,进而上调细胞周期检查点激酶WEE1的表达,从而促进DNA损伤修复和细胞存活,介导铂耐药。
主要证据
RNAi筛选和功能实验证明DGKA敲低或抑制可增敏卵巢癌细胞对顺铂的反应;磷酸化蛋白质组学、CETSA、SPR和ChIP等实验证明PA增强c-JUN-JNK相互作用和核定位,并直接调控WEE1转录;PDX模型和患者肿瘤样本分析验证了该信号轴与铂耐药的相关性。
研究意义
研究揭示DGKA-c-JUN-WEE1信号轴是卵巢癌铂耐药的关键机制,为靶向DGKA联合铂类化疗以克服耐药提供了临床前证据,并提示DGKA信号可作为预测铂类化疗反应的生物标志物。

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

RNAi合成致死筛选

鉴定能增敏卵巢癌顺铂耐药细胞对顺铂反应的代谢激酶。

在A2780cisR和SK-OV-3cisR细胞中,使用靶向代谢激酶的shRNA文库进行筛选,并给予亚致死剂量顺铂处理,评估细胞活力。

2

DGKA功能验证

验证DGKA及其激酶活性在卵巢癌细胞顺铂耐药中的必要性。

通过敲低DGKA、回补野生型或激酶死亡突变体(G434A),检测细胞活力、集落形成、凋亡和异种移植瘤生长。

3

PA介导的机制探究

探究DGKA是否通过其产物PA介导顺铂耐药,以及PA的作用机制。

检测DGKA敲低后细胞内PA水平,回补外源PA或LPA,并利用CETSA、SPR、免疫荧光等实验证明PA促进c-JUN与JNK结合及核转位。

4

下游靶基因鉴定与验证

鉴定DGKA-c-JUN信号通路的下游效应因子并验证其功能。

利用RT-qPCR分析DGKA或c-JUN敲低细胞中潜在靶基因的表达,并通过ChIP和启动子报告基因实验验证WEE1为c-JUN的直接靶标。

5

体内药效与临床相关性评估

评估DGK抑制剂(R59949)在体内模型中的增敏效果,并验证DGKA信号轴与卵巢癌患者铂耐药的相关性。

使用卵巢癌PDX模型评估R59949联合顺铂的抗肿瘤效果;通过免疫印迹和IHC检测患者肿瘤样本中DGKA、p-c-JUN和WEE1的表达。

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
shRNA慢病毒质粒Dharmacon--
定点突变试剂盒Agilent Technologies--
1,2-二辛酰基-sn-甘油-3-磷酸(磷脂酸)Avanti Polar Lipids--
1-油酰基-2-乙酰基-sn-甘油(二酰甘油)Sigma Aldrich--
DGK抑制剂II (R59949)Sigma Aldrich--
顺铂----
MK-1775Selleckchem--
抗DGKA抗体Proteintech--
抗磷酸化c-JUN Ser63抗体Cell Signaling Technology9261
抗WEE1抗体Cell Signaling Technology13084
抗β-肌动蛋白抗体Sigma AldrichA1978
RPMI 1640培养基----
DMEM培养基----
McCoy's 5A培养基----
CellTiter-Glo发光细胞活力检测试剂盒Promega--
ADP-Glo激酶活性检测试剂盒Promega--
RNeasy Mini试剂盒Qiagen--
High-Capacity cDNA逆转录试剂盒Thermo Fisher--
Universal SYBR Green SupermixBio-Rad--
荧光PicoProbe磷脂酸检测试剂盒BioVision--
NE-PER核和胞质提取试剂Thermo Fisher Scientific--
Biacore X100----
抗Ki-67抗体Abcamab92742
D-[U-14C]-葡萄糖----
ATP生物发光体细胞检测试剂盒Sigma Aldrich--
FITC标记的膜联蛋白VBD Pharmingen--

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
RNAi筛选
shRNA文库、筛选浓度、处理时间
阅读提示:MATERIALS and METHODS: RNAi, phospho-proteomic, and genomic screens;Figure 1 legend
DGKA功能验证
DGKA敲低效率、回补突变体、顺铂剂量、处理时间、细胞活力/凋亡检测方法
阅读提示:MATERIALS and METHODS: Cell culture and generation of cell lines, Cell viability assay and colony formation assay;Figure 1 legend
PA作用验证
PA/LPA浓度、细胞内PA检测方法、外部PA回补条件
阅读提示:MATERIALS and METHODS: Reagents;Figure 2 legend
机制研究
磷酸化激酶芯片分析条件、CETSA温度梯度、SPR分析条件、免疫荧光染色条件
阅读提示:MATERIALS and METHODS: RNAi, phospho-proteomic, and genomic screens, Cellular thermal shift assay, Surface plasmon resonance, Immunofluorescence staining;Figure 3 legend
下游靶基因验证
RT-qPCR引物、ChIP实验条件、WEE1启动子报告基因检测方法、细胞周期分析条件
阅读提示:MATERIALS and METHODS: Real time-qPCR, WEE1 promoter reporter assay;Figure 5 legend
体内药效与临床相关性
异种移植瘤模型构建、给药方案(剂量、途径、频率)、PDX模型处理、患者肿瘤样本分组标准、IHC染色条件
阅读提示:MATERIALS and METHODS: Xenograft studies, Immunohistochemistry staining;Figure 6 legend