蛋白磷酸酶1亚基PPP1R14B稳定STMN1以促进三阴性乳腺癌进展和紫杉醇耐药

Protein Phosphatase 1 Subunit PPP1R14B Stabilizes STMN1 to Promote Progression and Paclitaxel Resistance in Triple-Negative Breast Cancer

作者信息Li Liao, Yin-Ling Zhang, Ling Deng, Chao Chen, Xiao-Yan Ma, Lisa Andriani, Shao-Ying Yang, Shu-Yuan Hu, Fang-Lin Zhang, Zhi-Min Shao, Da-Qiang Li
PMID36484700
发布时间2023-02
DOI10.1158/0008-5472.CAN-22-2709

实验完整度

高

包含临床样本分析、体外细胞功能实验、体内异种移植模型及机制验证,涵盖从表型到分子机制的多个证据层级。

主要模型

三阴性乳腺癌细胞系(BT549、Hs578T、SUM159、MDA-MB-231) 正常乳腺上皮细胞系(HMEC、MCF10A) BALB/c裸鼠异种移植瘤模型 BALB/c裸鼠尾静脉肺转移模型

重点核对

细胞系来源及培养条件(DMEM培养基、10% FBS、37°C、5% CO2) PPP1R14B表达水平及敲低/过表达效率验证 体内实验中细胞接种数量、小鼠品系、周龄、性别、给药剂量和周期 STMN1及其磷酸化突变体(S16A/S25A/S38A/S63A)的使用 统计方法:t检验、ANOVA、Spearman相关、Kaplan-Meier生存分析

摘要

三阴性乳腺癌(TNBC)因其侵袭性临床特征和缺乏有效的治疗靶点,是最致命的乳腺癌亚型。为了确定靶向TNBC的新方法,我们研究了蛋白磷酸酶在TNBC进展和化疗耐药中的作用。蛋白磷酸酶1调节亚基14B(PPP1R14B)是蛋白磷酸酶1调节亚基中定义不清的成员,在TNBC组织中异常上调,并预测不良预后。PPP1R14B主要通过泛素-蛋白酶体途径降解。RPS27A招募去泛素化酶USP9X去泛素化并稳定PPP1R14B,导致TNBC组织中PPP1R14B过表达。功能获得和功能丧失实验表明,PPP1R14B在体外促进TNBC细胞增殖、集落形成、迁移、侵袭和对紫杉醇的耐药性。PPP1R14B还诱导体内异种移植瘤生长、肺转移和紫杉醇耐药。机制研究表明,PPP1R14B维持癌蛋白stathmin 1(STMN1)的磷酸化和稳定性,STMN1是一种微管去稳定磷酸蛋白,与癌症进展和紫杉醇耐药密切相关,这依赖于PP1催化亚基α和γ。重要的是,PPP1R14B缺陷的肿瘤抑制作用可被野生型STMN1的异位表达部分挽救,而磷酸化缺陷的STMN1则不能。此外,PPP1R14B降低STMN1介导的α-微管蛋白乙酰化、微管稳定性,并促进细胞周期进程,导致TNBC细胞对紫杉醇耐药。总之,这些发现揭示了PPP1R14B在TNBC进展和紫杉醇耐药中的功能和机制作用,表明PPP1R14B是TNBC的潜在治疗靶点。意义:TNBC中RPS27A/USP9X诱导的PPP1R14B上调增加STMN1活性,导致癌症进展和紫杉醇耐药。

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
蛋白磷酸酶1调节亚基PPP1R14B在TNBC进展和化疗耐药中发挥何种功能及分子机制?
核心机制
RPS27A招募去泛素化酶USP9X,通过去泛素化稳定PPP1R14B,使其在TNBC中过表达;PPP1R14B与PP1催化亚基α和γ形成全酶,增强STMN1的磷酸化和稳定性,降低α-微管蛋白乙酰化,促进微管不稳定和细胞周期进展,从而导致TNBC进展和紫杉醇耐药。
主要证据
基于临床样本数据分析、免疫共沉淀和质谱鉴定PPP1R14B互作蛋白、体外细胞增殖/迁移/侵袭实验、体内异种移植瘤生长和肺转移实验、以及STMN1野生型及磷酸化突变体回补实验等。
研究意义
PPP1R14B是TNBC的潜在治疗靶点,抑制PPP1R14B可提高紫杉醇治疗的敏感性,为抗微管癌症治疗提供新策略。

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

临床样本中PPP1R14B表达与预后分析

评估PPP1R14B在TNBC组织中的表达水平及其与患者预后的关系。

利用FUSCC-TNBC队列的蛋白质组和RNA-seq数据,以及公共数据库(CPTAC、TCGA、METABRIC)分析PPP1R14B表达;并通过免疫印迹检测20对TNBC及癌旁组织中的蛋白水平;进行Kaplan-Meier生存分析。

2

PPP1R14B互作蛋白的鉴定及上游调控机制研究

鉴定与PPP1R14B相互作用的蛋白,并阐明PPP1R14B在TNBC中高表达的分子机制。

通过免疫沉淀联合质谱鉴定PPP1R14B互作蛋白;验证RPS27A与PPP1R14B的相互作用及共定位;检测RPS27A对PPP1R14B蛋白稳定性的影响;确定PPP1R14B的降解途径;验证RPS27A是否招募USP9X去泛素化PPP1R14B。

3

PPP1R14B体外功能实验

评估PPP1R14B对TNBC细胞增殖、集落形成、迁移和侵袭能力的影响。

在BT549和Hs578T细胞中过表达PPP1R14B,在SUM159和MDA-MB-231细胞中敲低PPP1R14B,进行CCK-8增殖实验、集落形成实验、Transwell迁移和侵袭实验。

4

PPP1R14B体内功能实验

评估PPP1R14B对TNBC异种移植瘤生长和肺转移能力的影响。

将MDA-MB-231细胞(shNC或shPPP1R14B)接种于裸鼠乳腺脂肪垫或尾静脉,监测肿瘤生长、肺转移结节及体重变化。

5

PPP1R14B下游靶标鉴定及机制研究

鉴定PPP1R14B调控的下游蛋白,并阐明其调控的分子机制。

通过无标记定量蛋白质组学分析PPP1R14B敲低后的差异表达蛋白;验证STMN1、ERK1/2的表达和磷酸化水平;通过免疫沉淀检测PPP1R14B与PP1α/γ的相互作用;通过siRNA敲低PP1α/γ验证其对PPP1R14B介导STMN1磷酸化的影响。

6

STMN1磷酸化在PPP1R14B功能中的作用验证

验证PPP1R14B是否通过调控STMN1磷酸化促进TNBC进展。

构建STMN1野生型(WT)和磷酸化位点突变体(S16A/S25A/S38A/S63A),在PPP1R14B敲低的SUM159和MDA-MB-231细胞中回补表达,检测细胞增殖、集落形成、迁移和侵袭能力的变化。

7

PPP1R14B对紫杉醇耐药的影响

评估PPP1R14B对TNBC细胞对紫杉醇敏感性的影响。

在PPP1R14B敲低的细胞中,用不同浓度紫杉醇处理,检测细胞活力和集落形成能力;在体内实验中,用低剂量紫杉醇处理荷瘤小鼠,评估肿瘤体积和重量的变化。

8

PPP1R14B对微管稳定性和细胞周期的影响

探究PPP1R14B是否通过影响微管稳定性和细胞周期进程参与紫杉醇耐药。

通过免疫荧光和免疫印迹检测α-微管蛋白乙酰化水平;通过流式细胞术分析细胞周期分布,并使用p-H3 S10抗体区分G2/M期。

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
DMEM培养基BasalMediaL110
胎牛血清ExCell BiolFSP500
青霉素-链霉素BasalMediaS110B
CCK-8试剂盒Yeasen40203ES92
基质胶Corning354480
RIPA裂解液----
BCA试剂Yeasen20201ES90
PVDF膜MilliporeIPVH00010
牛血清白蛋白Yeasen36101ES80
增强化学发光检测试剂盒Yeasen36208ES76
RNAiso Plus 试剂Takara9109
HiScript III 逆转录预混液VazymeR323-01
ChamQ通用SYBR qPCR预混液VazymeQ711-03
细胞周期分析试剂盒Yeasen40301ES50
磷酸化组蛋白H3 (Ser10)抗体CST53348
含DAPI的Fluoroshield封片剂Abcamab104139
Lipofectamine 2000转染试剂Thermo Fisher Scientific11668019
紫杉醇----
Proteome Discoverer软件Thermo Fisher Scientific--

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
细胞系来源和培养条件: DMEM培养基、10% FBS、1%青霉素-链霉素、37°C、5% CO2
阅读提示:Methods中'Cell culture and reagents'段落
临床样本分析
TNBC患者样本的队列来源和样本量(FUSCC-TNBC队列:蛋白组90例、RNA-seq 360例;公共数据库CPTAC、TCGA、METABRIC)
阅读提示:Methods中'Clinical samples'段落及Results第一小节
蛋白质稳定性实验
CHX浓度(100 μg/mL)和处理时间点;MG132浓度(10 μmol/L)和处理时间
阅读提示:Results中'RPS27A interacts with and stabilizes PPP1R14B'和图2N/图3A
体外功能实验
细胞增殖:CCK-8(每孔4×10^3细胞);集落形成:2×10^3细胞/6孔板,培养12-14天;迁移:4×10^4细胞/小室;侵袭:8×10^4细胞/小室(Matrigel包被)
阅读提示:Methods中'Cell proliferation and colony formation assays'和'Cell migration and invasion assays'
体内动物模型
小鼠品系、周龄、性别(BALB/c雌性裸鼠,6周龄用于肿瘤、7周龄用于转移);细胞接种数量(3×10^6乳腺脂肪垫,1×10^6尾静脉);紫杉醇剂量(10 mg/kg,腹腔注射,隔日一次,共6次)
阅读提示:Methods中'Xenograft mouse models and treatment'
蛋白质组学分析
差异蛋白筛选阈值(1.5倍变化);质谱鉴定条件(最少2个独特肽,置信度>95%)
阅读提示:Methods中'Immunoprecipitation assays and proteomics analysis'