小分子JQ1通过BET非依赖性失活FOXA1促进前列腺癌侵袭

Small molecule JQ1 promotes prostate cancer invasion via BET-independent inactivation of FOXA1

作者信息Leiming Wang, Mafei Xu, Chung-Yang Kao, Sophia Y Tsai, Ming-Jer Tsai
PMID31874106
发布时间2020-04-01
DOI10.1172/JCI126327

实验完整度

研究包含体外细胞模型(LNCaP、22Rv1、C4-2等)、体内动物模型(尾静脉注射及转基因小鼠模型)、转录组及GSEA分析、机制验证(CETSA、pull-down、IP、ChIP)等多个独立证据层级。

主要模型

前列腺癌细胞系(LNCaP、22Rv1、C4-2、LNCaP-abl) SCID小鼠尾静脉注射转移模型 Pb-Cre Ptenfl/fl转基因前列腺癌小鼠模型

重点核对

JQ1处理浓度:200 nM用于体外功能实验,体内给药剂量为10 mg/kg(每日腹腔注射) 细胞系类型与来源:LNCaP、22Rv1、C4-2、PC3、293T及LNCaP-abl细胞系 关键试剂:JQ1、I-BET762、OTX015、I-BET151、LDN-212854等 siRNA介导的基因敲低:针对BET蛋白、AR及FOXA1等的siRNA转染 统计方法:两组比较采用Student's t检验,多组比较采用单因素或双因素方差分析

摘要

最近的研究表明,靶向溴结构域和末端外结构域(BET)蛋白的抑制剂,如小分子JQ1,是多种癌症的有效生长抑制剂,并有望用于癌症治疗。然而,一些报道也揭示了JQ1可以激活额外的致癌途径,并可能影响上皮-间质转化(EMT)。因此,解决JQ1治疗潜在的意外效应(如细胞侵袭和转移)非常重要。在此,我们表明在前列腺癌中,JQ1抑制癌细胞生长,但以BET蛋白非依赖性方式促进侵袭和转移。JQ1激活了包括EMT、骨形态发生蛋白(BMP)信号、趋化因子信号和黏着斑在内的多种侵袭途径以促进侵袭。值得注意的是,JQ1通过抑制FOXA1(一种前列腺癌中的侵袭抑制因子)诱导侵袭基因上调。JQ1直接与FOXA1相互作用,使FOXA1与其相互作用的抑制因子TLE3、HDAC7和NFIC的结合失活,从而阻断FOXA1的抑制功能并激活侵袭基因。我们的发现表明JQ1具有促进前列腺癌侵袭的意外效应。因此,在癌症治疗中,特别是在FOXA1相关的癌症中,不能忽视JQ1或其衍生治疗剂的副作用。

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
BET蛋白抑制剂JQ1在抑制前列腺癌细胞生长的同时,是否会产生促进侵袭和转移的意外效应,以及其潜在的分子机制是什么。
核心机制
JQ1通过直接与FOXA1蛋白相互作用,阻断FOXA1与其共抑制因子TLE3、HDAC7和NFIC的结合,从而抑制FOXA1的转录抑制功能,导致BMP信号、EMT等多种侵袭相关通路激活,最终促进前列腺癌侵袭和转移。
主要证据
体外实验显示JQ1促进多种前列腺癌细胞系(LNCaP、22Rv1、C4-2)的侵袭;转录组及GSEA分析发现JQ1激活EMT、BMP等侵袭通路;CETSA和pull-down实验证明JQ1与FOXA1直接结合;免疫共沉淀和ChIP实验表明JQ1减弱FOXA1与其共抑制因子的结合;动物实验证实JQ1增强前列腺癌细胞的转移。
研究意义
该研究揭示JQ1在癌症治疗中可能存在的促进转移的副作用,提示在FOXA1相关癌症(如前列腺癌、乳腺癌、胰腺癌)的临床应用中需关注,并提出了联合BMP抑制剂的治疗策略以克服JQ1潜在的促转移效应。

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

评估JQ1对细胞生长、形态和侵袭的影响

确定JQ1是否抑制细胞增殖并改变细胞形态和侵袭能力。

使用LNCaP、22Rv1、C4-2等细胞,通过细胞增殖实验、显微镜观察细胞形态和Transwell侵袭实验评估JQ1处理后的变化。

2

体内验证JQ1对转移的影响

在体内环境中确认JQ1是否促进前列腺癌细胞的转移。

使用尾静脉注射22Rv1-Luc细胞和Luc标记的C4-2细胞的SCID小鼠模型以及Pb-Cre Ptenfl/fl转基因小鼠模型,通过生物发光成像、AR免疫组化检测转移情况。

3

转录组分析JQ1激活的信号通路

识别JQ1处理后激活的与侵袭相关的信号通路。

对JQ1处理的LNCaP细胞进行RNA-Seq,并通过GSEA分析富集的通路,如TGF-β家族信号、EMT、趋化因子信号、黏着斑等。

4

验证BMP信号在JQ1促进侵袭中的作用

证实JQ1激活的BMP信号有助于其促进侵袭的作用。

通过使用BMP信号抑制剂LDN-212854或siRNA敲低BMP受体(ALK1, ALK2, ALK3),检测JQ1诱导的SMAD1/5磷酸化、靶基因表达及细胞侵袭能力的变化。

5

鉴定FOXA1为JQ1促进侵袭的关键靶点

确定FOXA1是否介导JQ1对侵袭基因的激活作用和促侵袭效应。

结合转录因子结合位点预测和GSEA分析,锁定FOXA1,并通过siRNA敲低FOXA1验证其对JQ1诱导的侵袭基因表达和细胞侵袭的调节作用。

6

阐明JQ1与FOXA1相互作用并阻断其与抑制因子的结合

揭示JQ1抑制FOXA1活性的分子机制。

通过CETSA、生物素化JQ1 pull-down实验验证JQ1与FOXA1的直接结合,并通过IP和ChIP-qPCR分析JQ1处理后FOXA1与其共抑制因子(TLE3, HDAC7, NFIC)的结合变化。

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Thermo Fisher Scientific11875093
胎牛血清Sigma-AldrichF2442
活性炭剥离胎牛血清Sigma-AldrichF6765
Lipofectamine 2000转染试剂Thermo Fisher Scientific11668019
Lipofectamine RNAiMAX转染试剂Thermo Fisher Scientific13778075
(-)-JQ1Cayman Chemical1268524-71-5
JQ1Sigma-AldrichSML0974
I-BET762Sigma-AldrichSML1272
OTX015Cayman Chemical202590-98-5
I-BET151Sigma-AldrichSML0666
LDN-212854Sigma-AldrichSML0965
CellTiter-Glo试剂盒PromegaG9241
CellTiter 96 AQueous One Solution细胞增殖检测试剂盒PromegaG3582
Multiskan FC酶标仪Thermo Fisher Scientific--
Matrigel基质胶BD Biosciences354483
桩蛋白抗体Abcamab32084
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific15596018
Maxima第一链cDNA合成试剂盒Thermo Fisher ScientificFERK1641
FastStart Universal SYBR Green预混液Roche4913850001
StepOnePlus实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
BCA蛋白浓度测定试剂盒Thermo Fisher Scientific23228
硝酸纤维素膜Bio-Rad1620112
辣根过氧化物酶标记的二抗Cell Signaling Technology7074 or 7076
SuperSignal West Dura底物Thermo Fisher Scientific34075
FOXA1抗体Abcamab23738
GAPDH抗体Santa Cruz BiotechnologySC-25778 HRP
c-Myc抗体Cell Signaling Technology5605
SMAD1抗体Cell Signaling Technology6944
SMAD5抗体Cell Signaling Technology9517
p-SMAD1/5抗体Cell Signaling Technology9516
p-AKT抗体Cell Signaling Technology4060
AKT抗体Cell Signaling Technology9272
TLE3抗体Proteintech11372-1-AP
HDAC7抗体BethylA301-384A-T
NFIC抗体BethylA303-123A-T
荧光素酶抗体Abcamab21176
AR抗体Cell Signaling Technology5153
JQ1-PATocris6589
生物素-叠氮化物Sigma-Aldrich762024
(+)-抗坏血酸钠Sigma-Aldrich11140
链霉亲和素偶联磁珠Thermo Fisher Scientific65601
纯化FOXA1蛋白Abcamab98301
蛋白G磁珠Thermo Fisher Scientific10003D
FOXA1抗体BethylA305-249A
SCID小鼠The Jackson Laboratory001303
pCDH-CMV-Luc2-T2A-tGFP-EF1-hygro慢病毒载体----
荧光素Gold BiotechnologyLUCK-1G
AR抗体Abcamab133273
二抗Jackson ImmunoResearch711-066-152
Magna ChIP A/G试剂盒Sigma-Aldrich--
HDAC7抗体Thermo Fisher ScientificPA5-29937

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
细胞培养与处理
细胞系来源、培养基类型、JQ1处理浓度(200 nM)及处理时间(72小时)
阅读提示:Methods: Cell lines, culturing conditions, and transfection; Results: JQ1 promotes prostate cancer cell invasion
细胞侵袭实验
细胞接种数量、基质胶预包被、血清浓度、JQ1浓度及侵袭时间
阅读提示:Methods: Transwell invasion assay; Figure 1 legend
体内转移实验
小鼠品系(SCID或Pb-Cre Ptenfl/fl)、细胞注射数量与途径、JQ1给药剂量(10 mg/kg)与时间(7周)
阅读提示:Methods: Mouse metastasis assay; Figure 1, E–H legend
转录组分析
细胞系(LNCaP)、JQ1浓度(200 nM)及处理时间(72小时)
阅读提示:Methods: RNA-Seq and GSEA analysis; Results: JQ1 activates invasion pathways
机制验证实验
CETSA中JQ1浓度(10 μM)及处理时间(1小时);IP中JQ1浓度(10 μM)及处理时间(8小时);pull-down实验中的生物素化JQ1制备
阅读提示:Methods: CETSA; Pull-down assay; IP