SAP30通过桥接转录共抑制因子SIN3复合物与MLL1促进乳腺肿瘤进展

SAP30 promotes breast tumor progression by bridging the transcriptional corepressor SIN3 complex and MLL1

作者信息Lei Bao, Ashwani Kumar, Ming Zhu, Yan Peng, Chao Xing, Jennifer E Wang, Yingfei Wang, Weibo Luo
PMID37655663
发布时间2023-09-01
DOI10.1172/JCI168362

实验完整度

包含临床样本分析、多种细胞系功能实验、异种移植和转基因小鼠模型,以及RNA-seq、ChIP-seq、ATAC-seq等多组学验证,明确功能与机制验证(如SAP30敲除、MLL1敲除、突变回补)。

主要模型

MDA-MB-231三阴性乳腺癌细胞系 SUM159三阴性乳腺癌细胞系 MMTV-PyMT小鼠乳腺肿瘤模型 人乳腺癌组织样本

重点核对

SAP30在超过50%的人类乳腺肿瘤中高表达,且与不良预后相关 SAP30敲除抑制MDA-MB-231和SUM159异种移植瘤的生长和转移 SAP30的F186E/F200E突变破坏与SIN3A和MLL1的结合并消除其促肿瘤作用 MLL1敲除消除SAP30介导的基因激活和肿瘤进展 HDAC1/2结合位点缺失的SIN3A突变体仍能恢复SAP30功能,表明经典共抑制功能非必需

摘要

SAP30是转录共抑制因子SIN3复合物的核心亚基,但关于它在基因调控和人类癌症中的作用知之甚少。在这里,我们表明SAP30是一种非突变性癌蛋白,在超过50%的人类乳腺肿瘤中上调,并与乳腺癌患者的不良预后相关。在各种乳腺癌小鼠模型中,我们发现SAP30通过其与SIN3A/3B的相互作用促进肿瘤生长和转移。令人惊讶的是,经典的基因沉默作用对于SAP30的促肿瘤作用并非必需。SAP30增强乳腺癌细胞启动子处的染色质可及性和RNA聚合酶II占据,作为参与细胞运动、血管生成和淋巴管生成的基因的共激活因子,从而驱动肿瘤进展。值得注意的是,SAP30形成同源二聚体,一个亚基结合SIN3A,另一个亚基通过其反式激活域内的特定Phe186/200残基招募MLL1。MLL1是SAP30介导的转录共激活和乳腺肿瘤进展所必需的。总的来说,我们的发现揭示SAP30代表了乳腺癌中的一种转录依赖性。

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
SAP30在乳腺癌进展中的作用及其分子机制是什么?
核心机制
SAP30通过其反式激活域形成同源二聚体,一个亚基结合SIN3A/3B,另一个亚基通过F186/F200残基招募MLL1,将MLL1招募至SAP30/SIN3靶基因启动子,增加H3K4me3、染色质可及性和RNA聚合酶II占据,从而共激活细胞运动和血管生成相关基因,促进肿瘤进展。
主要证据
体外细胞实验(迁移、侵袭、血管生成)、异种移植小鼠模型、MMTV-PyMT转基因小鼠模型、RNA-seq、ChIP-seq、ATAC-seq、Co-IP、GST pull-down和质谱分析等。
研究意义
作者提出SAP30是乳腺癌的治疗靶点,SAP30高表达肿瘤可能对MLL1抑制剂敏感,靶向SAP30-MLL1相互作用可能是一种治疗策略。

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

临床样本分析

评估SAP30在人类乳腺癌中的表达与预后相关性

利用TCGA和GEO数据库分析SAP30 mRNA表达;免疫组化检测乳腺癌组织芯片中SAP30蛋白水平,并分析其与生存的关系。

2

体外细胞功能实验

验证SAP30对乳腺癌细胞增殖、迁移、侵袭和血管生成的影响

通过CRISPR/Cas9敲除SAP30,进行细胞增殖、迁移、侵袭和血管生成实验。

3

异种移植小鼠模型

验证SAP30对体内肿瘤生长和转移的影响

将SAP30敲除或对照细胞植入免疫缺陷小鼠乳腺脂肪垫,观察肿瘤生长和转移。

4

转基因小鼠模型

验证SAP30在自发乳腺癌中的作用

生成Sap30条件敲除小鼠并与MMTV-PyMT小鼠杂交,观察肿瘤发生和转移。

5

机制研究

阐明SAP30调控基因表达的分子机制

通过RNA-seq、ChIP-seq、ATAC-seq、Co-IP、GST pull-down和质谱等方法研究SAP30的靶基因及其与SIN3A/3B和MLL1的相互作用。

6

功能回补实验

验证SAP30的关键残基和相互作用在肿瘤进展中的必要性

在SAP30敲除细胞中回补野生型SAP30或突变体(F186E/F200E),检测对肿瘤生长和转移的影响。

7

MLL1功能验证

验证MLL1在SAP30介导的肿瘤进展中的必要性

敲除MLL1,进行体外和体内实验,并在MLL1敲除细胞中过表达SAP30以验证依赖性。

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
lentiCRISPRv2载体Addgene52961
psPAX2包装质粒Addgene12260
pMD2.G包膜质粒Addgene12259
pLKO.1载体Addgene8435
p3xFLAG-CMV-7载体MilliporeSigma--
pGex-6P-1载体GE Healthcare--
DMEM培养基MilliporeSigma--
DMEM/Ham's F-12培养基MilliporeSigma--
胎牛血清MilliporeSigma--
M200PRF培养基Thermo Fisher Scientific--
Sf-900 III无血清培养基Gibco--
PolyJet转染试剂SignaGen Laboratories--
SAP30抗体Bethyl LaboratoriesA303-551A
MLL1抗体Bethyl LaboratoriesA300-374A
FLAG抗体MilliporeSigmaF3165
蛋白A/G磁珠Bio-Rad--
基质胶BD Biosciences--
IncuCyte S3活细胞分析系统Sartorius--
PDGFD ELISA试剂盒Biomatik--
Dako Autostainer Link 48自动染色仪Agilent--
Ki67抗体Proteintech27309-1-AP
cleaved caspase-3抗体Cell Signaling Technology9661
endomucin抗体Santa Cruz Biotechnologysc-65495
podoplanin抗体Abcamab11936
EnVision FLEX可视化系统Agilent--
双荧光素酶检测系统Promega--
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific--
RNeasy Mini试剂盒Qiagen--
iScript cDNA合成试剂盒Bio-Rad--
iTaq Universal SYBR Green SupermixBio-Rad--
KAPA mRNA Hyper Prep试剂盒Roche--
NextSeq 500测序仪Illumina--
SimpleChIP酶法染色质IP试剂盒Cell Signaling Technology--
SIN3A抗体Abcamab3479
SIN3B抗体Novus BiologicalsNBP2-20367
HDAC2抗体Proteintech12922-3-AP
蛋白G Dynabeads磁珠Thermo Fisher Scientific--
RNA聚合酶II抗体Abcamab817
H3K4me3抗体Cell Signaling Technology9751
H3K9ac抗体Abcamab10812
组蛋白H3抗体Cell Signaling Technology4620
ThruPLEX DNA测序试剂盒Takara--
Nextera XT Index试剂盒IlluminaFC-121-1001
MinElute PCR纯化试剂盒Qiagen--
MinElute凝胶提取试剂盒Qiagen--
谷胱甘肽Sepharose beadsGE Healthcare--
PreScission蛋白酶Cytiva--
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo Fisher Scientific--
Ni-NTA磁珠New England Biolabs--
胰蛋白酶Pierce--
Oasis HLB固相萃取板Waters--
Orbitrap Fusion Lumos质谱仪Thermo Fisher Scientific--
Ultimate 3000 RSLC-Nano液相色谱系统Thermo Fisher Scientific--
NSG小鼠The Jackson Laboratory--
NOD/SCID小鼠The Jackson Laboratory--
荧光素GoldBio--
QIAamp DNA Blood Mini试剂盒Qiagen--

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、培养基(DMEM或DMEM/F-12)、FBS浓度、培养条件(37°C, 5% CO2)
阅读提示:Methods: Cell culture
CRISPR敲除
sgRNA序列、载体(lentiCRISPRv2)、转染方法、筛选药物浓度(puromycin 1 μg/mL)、验证方法
阅读提示:Methods: Generation of KO, KD, and rescue cell lines
异种移植模型
细胞数量(2×10^6)、注射体积(100 μL)、Matrigel比例(1:1)、小鼠品系(NSG或NOD/SCID)、注射部位(第二左乳腺脂肪垫)、肿瘤测量时间点
阅读提示:Methods: Animal studies
体外迁移/侵袭
细胞数量(3×10^4)、Transwell孔径、基质胶包被、孵育时间(迁移16h, 侵袭24h)、染色方法(结晶紫)
阅读提示:Methods: Boyden chamber migration and invasion assays
体外血管生成
HUVEC细胞数量和培养条件(M200PRF)、血清饥饿时间(2h)、条件培养基制备(无血清DMEM 24h)、Matrigel包被、成像系统(IncuCyte S3)
阅读提示:Methods: In vitro angiogenesis assay
RNA-seq
RNA提取方法、质量要求(RIN≥8.5)、文库制备方法(KAPA mRNA Hyper Prep)、测序平台(NextSeq 500)
阅读提示:Methods: RNA-Seq assay
ChIP-seq
交联条件(1%甲醛20分钟)、抗体(SAP30、SIN3A、SIN3B、MLL1、RNA Pol II、H3K4me3等)、文库制备试剂盒(ThruPLEX)、测序平台(NextSeq 500)
阅读提示:Methods: ChIP-Seq assay
qPCR
逆转录试剂盒(iScript)、SYBR Green Supermix、内参基因(18S rRNA)、引物序列
阅读提示:Methods: RT-qPCR assay