FOXC1介导的LINC00301通过调控HIF1α通路促进非小细胞肺癌进展并触发免疫抑制微环境

FOXC1-mediated LINC00301 facilitates tumor progression and triggers an immune-suppressing microenvironment in non-small cell lung cancer by regulating the HIF1α pathway

作者信息Cheng-Cao Sun, Wei Zhu, Shu-Jun Li, Wei Hu, Jian Zhang, Yue Zhuo, Han Zhang, Juan Wang, Yu Zhang, Shao-Xin Huang, Qi-Qiang He, De-Jia Li
PMID32878637
发布时间2020-09
DOI10.1186/s13073-020-00773-y

实验完整度

研究包含临床样本分析、体外细胞功能实验(增殖、迁移、凋亡)、体内裸鼠移植瘤模型、免疫微环境分析(CyTOF和流式)以及分子机制验证(RIP、ChIP、RNA pull-down、EMSA等),证据层级丰富。

主要模型

非小细胞肺癌临床组织样本 A549和SPC-A-1人NSCLC细胞系 BALB/c裸鼠异种移植瘤模型 C57BL/6J小鼠LA-4/KLN 205肿瘤模型

重点核对

LINC00301表达水平(shRNA敲低或过表达) EZH2结合区域(83-123 nt)及EZH2蛋白结构域(612-727 aa) EAF2表达调控及其对pVHL/HIF1α通路的影响 miR-1276靶向HIF1α 3'UTR的验证 免疫细胞浸润分析(Treg和CD8+ T细胞)

摘要

背景:长链非编码RNA(lncRNAs)广泛参与多种癌症的发生和转移。然而,lncRNA在非小细胞肺癌(NSCLC)中的详细分子机制仍未明确。方法:采用qPCR验证LINC00301在NSCLC临床标本或细胞系中的表达。采用荧光原位杂交(FISH)确定LINC00301在NSCLC细胞中的定位。采用染色质免疫沉淀(ChIP)验证FOXC1与LINC00301启动子之间的结合活性。采用RNA免疫沉淀(RIP)探索LINC00301与EZH2之间的结合活性。采用RNA pull-down联合dot-blot、蛋白结构域作图、RNA电泳迁移率变动分析(EMSA)确定LINC00301与EZH2之间的详细结合区域。采用Alpha assay定量评估LINC00301与EZH2之间的相互作用。结果:通过分析NSCLC样本中差异表达lncRNAs与预后的关系,发现LINC00301在NSCLC中高表达,并与其预后密切相关。体外和体内实验表明,LINC00301促进细胞增殖,解除NSCLC细胞周期阻滞,促进细胞迁移和侵袭,并抑制NSCLC细胞凋亡。此外,LINC00301通过靶向TGF-β增加LA-4/SLN-205来源肿瘤中的调节性T细胞(Treg),同时减少CD8+ T细胞群。转录因子FOXC1介导NSCLC中LINC00301的表达。生物信息学预测和体外实验表明,LINC00301(83-123核苷酸[nt])可直接结合zeste homolog 2增强子(EZH2)(612-727氨基酸[aa])以促进ELL蛋白相关因子2(EAF2)启动子上的H3K27me3。EAF2直接结合并稳定von Hippel-Lindau蛋白(pVHL),因此下调的EAF2通过调控NSCLC细胞中的pVHL增强缺氧诱导因子1α(HIF1α)的表达。此外,我们还发现LINC00301可以作为竞争性内源RNA(ceRNA)对抗miR-1276,以加速NSCLC细胞胞质中HIF1α的表达。结论:总之,我们目前的研究揭示了LINC00301在临床标本以及细胞和动物实验中的致癌作用,阐明了FOXC1/LINC00301/EZH2/EAF2/pVHL/HIF1α和FOXC1/LINC00301/miR-1276/HIF1α通路的潜在作用和机制,为NSCLC提供了新的见解和潜在的治疗靶点。

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
LINC00301在NSCLC中是否作为致癌lncRNA发挥作用,其分子机制和免疫调节作用是什么?
核心机制
LINC00301通过核内与EZH2结合促进EAF2启动子H3K27me3,抑制EAF2表达,进而减少pVHL,稳定HIF1α;在胞质中作为ceRNA吸附miR-1276,解除其对HIF1α的抑制,从而促进HIF1α表达。
主要证据
临床样本qPCR显示LINC00301高表达且与预后不良相关;体外功能实验证明促增殖、迁移、侵袭和抗凋亡;体内移植瘤实验显示促进肿瘤生长;免疫分析显示增加Treg、减少CD8+ T细胞浸润;RIP、ChIP、RNA pull-down和EMSA等验证分子结合。
研究意义
作者提出LINC00301可能是NSCLC的生物标志物和潜在治疗靶点,并揭示了FOXC1/LINC00301/EZH2/EAF2/pVHL/HIF1α和FOXC1/LINC00301/miR-1276/HIF1α通路的作用。

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

LINC00301表达与临床相关性分析

检测LINC00301在NSCLC组织和细胞系中的表达水平,评估其与预后的关系。

利用CCLE数据库分析和qRT-PCR检测NSCLC细胞系和组织中的LINC00301表达;使用Kaplan-Meier plotter分析预后。

2

LINC00301细胞功能实验

探究LINC00301对NSCLC细胞增殖、迁移、侵袭、周期和凋亡的影响。

通过转染shRNA或过表达载体,进行CCK8、集落形成、BrdU、Transwell、流式细胞术等实验。

3

LINC00301体内成瘤实验

验证LINC00301对NSCLC体内肿瘤生长的影响。

构建BALB/c裸鼠异种移植瘤模型,注射稳定敲低或过表达LINC00301的A549/SPC-A-1细胞,测量肿瘤体积和重量,并通过生物发光成像和Ki-67染色分析。

4

免疫微环境分析

评估LINC00301对肿瘤免疫微环境的影响,特别是Treg和CD8+ T细胞浸润。

使用LA-4和KLN 205细胞构建C57BL/6J小鼠肿瘤模型,通过CyTOF、流式细胞术和免疫荧光分析免疫细胞浸润。

5

LINC00301上游调控机制

探索LINC00301表达上调的调控机制。

分析DNA甲基化和组蛋白去乙酰化对LINC00301表达的影响,利用JASPAR预测转录因子,并通过ChIP和荧光素酶报告基因验证FOXC1结合位点。

6

LINC00301与EZH2结合机制

确定LINC00301与EZH2的直接结合区域及对H3K27me3的影响。

通过FISH、RIP、RNA pull-down、dot blot、EMSA和Alpha assay确定结合区域,并检测H3K27me3水平及下游靶基因表达。

7

下游通路验证

验证LINC00301通过EZH2/EAF2/pVHL/HIF1α通路影响NSCLC细胞功能,以及通过miR-1276/HIF1α通路的调控。

通过qPCR和Western blot检测EAF2、pVHL、HIF1α表达;通过双荧光素酶报告基因验证miR-1276对HIF1A 3'UTR的靶向作用;通过功能实验验证细胞增殖、迁移和侵袭的变化。

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Gibco--
胎牛血清----
青霉素-链霉素Gibco--
α-MEM培养基----
纤连蛋白----
牛血清白蛋白----
PureCol胶原蛋白----
BEBM培养基----
牛I型胶原蛋白----
Ham's F12K培养基----
L-谷氨酰胺----
碳酸氢钠----
EMEM培养基----
HITES培养基----
聚乙烯亚胺MilliporeSigma764965
聚凝胺MilliporeSigmaTR1003G
嘌呤霉素Alfa AesarAAJ67236XF
RIPA裂解液----
抗EZH2抗体Cell Signaling Technology5246S
抗EAF2抗体Cell Signaling Technology14159S
抗VHL抗体Cell Signaling Technology68547S
抗HIF-1α抗体Cell Signaling Technology36169S
抗β-actin抗体Cell Signaling Technology4970L
小鼠TGF-β1 ELISA试剂盒InvitrogenBMS608-4
EnSpire多功能酶标仪PerkinElmer--
5-氮杂胞苷SigmaA2385
曲古抑菌素ASigmaT8552
蛋白酶抑制剂混合物BimakeB14002
RNA酶抑制剂Roche3335399001
Turbo DNaseInvitrogenAM2238
蛋白G磁珠Bio-Rad161-4023
兔IgGCell Signaling Technology2729S
SUZ12抗体Cell Signaling Technology3737S
WDR5抗体Cell Signaling Technology13105S
LSD1抗体Cell Signaling Technology2184S
酸性酚氯仿InvitrogenAM9722
pGEM-3Z载体PromegaP2151
KpnI限制酶New England BiolabsR3142
NheI限制酶New England BiolabsR3131
MEGAscript T7转录试剂盒InvitrogenAM1334
MEGAscript SP6转录试剂盒InvitrogenAM1330
RNA纯化浓缩试剂盒Zymo ResearchR1013
Pierce生物素3'末端DNA标记试剂盒Thermo Scientific89818
蛋白酶KPromegaP8107
胃蛋白酶Roche10108057001
ProLong Gold抗淬灭封片剂(含DAPI)InvitrogenP10144
RNase IAmbionAM2294
BrightStar-Plus正电荷尼龙膜AmbitionAM10100
Novex Hi-Density TBE上样缓冲液InvitrogenLC6678
6%阻滞凝胶InvitrogenEC6365BOX
HRP标记链霉亲和素InvitrogenN100
Pierce ECL Western blot底物Ambition32106
抗6xHis AlphaLISA受体微珠PerkinElmerAL178C
FxCycle PI/RNase染色液InvitrogenF10797
FACSalibur流式细胞仪Becton-Dickinson--
FITC Annexin V凋亡检测试剂盒IBecton-Dickinson556547
染色缓冲液BioLegend420201
Dulbecco磷酸盐缓冲液Corning21-031-CM
TruStain FcX(抗小鼠CD16/32)抗体BioLegend101319
CD3抗体BioLegend100203
CD4抗体BioLegend100407
CD25抗体BioLegend101915
Zombie Violet固定活力染料BioLegend423113
gentleMACS组织解离器Miltenyi Biotec130-093-235
肿瘤解离试剂盒Miltenyi Biotec130-096-730
红细胞裂解液BioLegend420301
抗Ki67抗体Cell Signaling Technology9445S
SignalStain Boost免疫组化检测试剂(HRP,兔)Cell Signaling Technology8114S
DAB显色液Vector LaboratoriesSK-4100
Vectashield封片剂Vector LaboratoriesH-1900
顺铂Fluidigm201194
Cell-ID Intercalator-IrFluidigm201192A
Helios质谱流式细胞仪Fluidigm--

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
细胞培养与转染
细胞系来源、培养基类型、转染试剂和质粒载体
阅读提示:Methods: Cell culture and transfection
LINC00301敲低和过表达
shRNA序列(sh-1, sh-2, sh-3)和过表达载体(pLenti-CMV-LINC00301)的构建及验证
阅读提示:Methods: Cell culture and transfection; Results: 图2a, b
体外功能实验
细胞增殖、迁移、侵袭、周期和凋亡检测的具体条件(如接种密度、处理时间)
阅读提示:Methods: Colony formation assay, Flow cytometry; Results: 图2
体内成瘤实验
动物品系、年龄、性别、注射细胞数、肿瘤测量时间
阅读提示:Methods: BALB/c nude mice xenograft model
免疫微环境分析
小鼠品系、肿瘤细胞系(LA-4/KLN 205)、抗体组合、CyTOF上机条件
阅读提示:Methods: CyTOF run and sample normalization; Results: 图4
分子机制验证
RIP、ChIP、RNA pull-down、EMSA、Alpha实验的抗体、试剂和参数
阅读提示:Methods: RNA immunoprecipitation (RIP), Chromatin Immunoprecipitation assay (ChIP), RNA pull-down, RNA EMSA, Alpha assay; Results: 图6-8, 10