ZDHHC2介导的AGK棕榈酰化激活AKT-mTOR信号以降低肾细胞癌对舒尼替尼的敏感性

ZDHHC2-Mediated AGK Palmitoylation Activates AKT-mTOR Signaling to Reduce Sunitinib Sensitivity in Renal Cell Carcinoma

作者信息Yan Sun, Liang Zhu, Pian Liu, Huan Zhang, Feng Guo, Xin Jin
PMID37078777
发布时间2023-06-15
DOI10.1158/0008-5472.CAN-22-3105

实验完整度

包含细胞实验(CCK-8、凋亡、血管生成)、动物异种移植模型、患者组织样本、转录组分析和机制验证(棕榈酰化、质膜定位、突变回补)。

主要模型

786-O细胞系 A498细胞系 786-O舒尼替尼耐药细胞系(786-O R) BALB/c裸鼠异种移植模型

重点核对

ZDHHC2敲除或过表达对786-O、A498细胞舒尼替尼IC50的影响 ZDHHC2酶活突变体(C129A)对舒尼替尼敏感性的影响 AGK C72S突变对AGK棕榈酰化、质膜定位及AKT-mTOR通路的影响 ZDHHC2与AGK的蛋白相互作用(Co-IP、免疫荧光、GST-pull down) 体内实验中舒尼替尼给药方案(25 mg/kg,口服,每日一次,共8天)

摘要

能够抑制VEGF信号通路和血管生成的酪氨酸激酶抑制剂(TKI)已被开发用于阻止恶性肿瘤的进展,并已被批准作为透明细胞肾细胞癌(ccRCC)的一线靶向药物。脂质代谢失调是肾癌TKI耐药的主要驱动因素。在本研究中,我们证明了棕榈酰酰基转移酶ZDHHC2在对TKI(如舒尼替尼)耐药的组织和细胞系中异常上调。ZDHHC2的上调导致细胞和小鼠对舒尼替尼耐药,且ZDHHC2调节ccRCC中的血管生成和细胞增殖。机制上,ZDHHC2介导AGK的S-棕榈酰化,促进AGK转位至质膜并激活ccRCC中的PI3K-AKT-mTOR信号通路,从而调节舒尼替尼敏感性。总之,这些结果鉴定了一个ZDHHC2-AGK信号轴,并提示ZDHHC2是提高舒尼替尼在ccRCC中抗肿瘤疗效的可靶向候选分子。

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
蛋白棕榈酰化是否参与ccRCC对TKI(如舒尼替尼)的耐药过程,其潜在机制是什么?
核心机制
ZDHHC2通过其酶活性催化AGK Cys72位点的S-棕榈酰化,促进AGK在质膜上的定位,进而激活PI3K-AKT-mTOR信号通路,导致ccRCC对舒尼替尼耐药。
主要证据
在多株ccRCC细胞及异种移植模型中,ZDHHC2敲低或过表达改变舒尼替尼敏感性;ABE和Click-iT实验证明ZDHHC2介导AGK棕榈酰化;AGK C72S突变体减少质膜定位并降低AKT-mTOR磷酸化。
研究意义
鉴定ZDHHC2-AGK信号轴,提示ZDHHC2是提高舒尼替尼在ccRCC中抗肿瘤疗效的可靶向候选分子。

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

确定棕榈酰化参与舒尼替尼敏感性

初步探究棕榈酰化是否调节ccRCC细胞对舒尼替尼的敏感性

使用棕榈酰化抑制剂2-BP处理ccRCC细胞,检测细胞增殖和舒尼替尼IC50。

2

筛选参与舒尼替尼敏感性的棕榈酰转移酶

鉴定在ccRCC中对舒尼替尼耐药有贡献的特异性PAT

利用CRISPR/Cas9系统在786-O细胞中逐一敲除24个ZDHHC成员,测量舒尼替尼IC50变化。

3

验证ZDHHC2对舒尼替尼敏感性的功能

验证ZDHHC2是否影响ccRCC体内外对舒尼替尼的敏感性

在ccRCC细胞中敲低或过表达ZDHHC2,评估细胞增殖、凋亡和异种移植肿瘤生长。

4

评估ZDHHC2对ccRCC增殖和血管生成的作用

探索ZDHHC2在ccRCC肿瘤进展中的功能,如增殖和血管生成

通过CCK-8、HUVEC管形成实验和Western blot检测增殖、血管生成相关指标。

5

验证ZDHHC2激活AKT-mTOR信号通路

探究ZDHHC2调控舒尼替尼敏感性的信号通路

通过转录组测序和Western blot检测AKT和S6K1磷酸化水平,并在组织芯片中分析相关性。

6

测试mTOR抑制剂依维莫司对ZDHHC2诱导耐药的影响

评估抑制AKT-mTOR通路能否逆转ZDHHC2诱导的舒尼替尼耐药

在ZDHHC2变化背景下联合依维莫司处理,检测血管生成、VEGFA表达和舒尼替尼IC50。

7

鉴定ZDHHC2相互作用蛋白

寻找ZDHHC2激活AKT-mTOR通路的中介蛋白

通过免疫沉淀-质谱分析鉴定ZDHHC2结合蛋白,并用Co-IP、免疫荧光和GST-pull down验证。

8

验证AGK参与ZDHHC2诱导的舒尼替尼耐药

确认AGK是否介导ZDHHC2对舒尼替尼敏感性的调节

通过敲低或过表达AGK及其突变体,检测舒尼替尼IC50、细胞增殖和体内肿瘤生长。

9

检测AGK的棕榈酰化修饰

验证AGK是否被ZDHHC2棕榈酰化

使用ABE和Click-iT法检测AGK棕榈酰化水平,并通过突变预测位点确定棕榈酰化位点。

10

探究棕榈酰化对AGK质膜定位和信号通路的影响

确定AGK棕榈酰化对质膜定位及AKT-mTOR信号活化的影响

通过亚细胞分级和免疫荧光观察AGK质膜定位,检测AKT和S6K1磷酸化及舒尼替尼IC50。

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
RPMI1640培养基Gibco--
MEM培养基Procell Life Science & TechnologyPM150410
胎牛血清Shanghai Life-iLab BiotechAC03L055
支原体检测试剂盒InvivoGenrep-pt1
支原体清除试剂InvivoGenant-mpp
β-肌动蛋白抗体Proteintech66009-1-Ig
ZDHHC2抗体Affinity BioscienceDF4688
AGK抗体Abcamab137616
pAKT S473抗体Cell Signaling Technology#4060S
pAKT T308抗体Cell Signaling Technology13038
pS6K1 T389抗体Cell Signaling Technology9209
舒尼替尼SelleckchemS7781
依维莫司SelleckchemS1120
替沃扎尼SelleckchemS1207
2-溴十六烷酸SelleckchemE0120
Lipofectamine 2000转染试剂Thermo Fisher Scientific--
RIPA裂解液BeyotimeP0013
PVDF膜Thermo Fisher Scientific--
Protein A+G磁珠BeyotimeP2029
免疫球蛋白GBeyotimeA7007
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific--
Prime Script逆转录试剂盒Takara--
TB Green快速qPCR混合液Takara--
组织芯片BioaitechU081ki01
Caspase-3活性检测试剂盒Abcamab39401
Annexin V-FITC凋亡检测试剂盒Procell--
基质胶----
BeyoMag抗GST磁珠BeyotimeP2138
谷胱甘肽-琼脂糖微珠GE Healthcare Life Sciences--
HisSep Ni-NTA磁珠Yeasen20561ES03
质膜蛋白提取试剂盒Abcamab65400
甲基甲烷硫代磺酸酯Sigma-Aldrich--
羟胺Sigma-Aldrich--
生物素- HPDPTop Science--
Click-iT棕榈酸叠氮化物Thermo Fisher Scientific--
Click-iT蛋白质反应缓冲液试剂盒Thermo Fisher ScientificC10276
棕榈酰炔基辅酶ACayman15968
Palmostatin BSigma178501
DiD(远红质膜荧光探针)BeyotimeC1039
lentiCRISPR v2载体Addgene52961

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
细胞系和培养
786-O、A498、ACHN细胞来源及STR鉴定结果;786-O R细胞的诱导方案
阅读提示:Materials and Methods: Cell lines, antibodies, and chemicals
ZDHHC2功能实验
ZDHHC2 siRNA/sgRNA序列及转染条件;puromycin筛选浓度和时间;舒尼替尼处理浓度和时间
阅读提示:Results: Figure 1 legend; Materials and Methods: Cell culture, Transient transfection
体内异种移植实验
小鼠品系、周龄、体重;接种细胞数和部位;舒尼替尼给药剂量、方式、频率和持续时间
阅读提示:Materials and Methods: Mouse xenograft assay; Results: Figure 1 legend
蛋白质棕榈酰化检测
ABE实验中甲基甲烷硫代磺酸酯和羟胺浓度;Click-iT实验中棕榈酸-叠氮化物浓度和处理时间;生物素-HPDP使用条件
阅读提示:Materials and Methods: Acyl-biotinyl exchange assay, Click-iT pull down
质膜定位分析
质膜蛋白提取试剂盒的操作步骤和离心条件;细胞裂解量
阅读提示:Materials and Methods: PM protein extraction and subcellular fractionation assay
统计分析
每组样本量(n);统计方法(t检验或ANOVA);显著性阈值
阅读提示:Materials and Methods: Statistical analysis; 各图注