环状RNA ZKSCAN1编码的一种新型多肽通过降解mTOR抑制肝细胞癌

A novel polypeptide encoded by the circular RNA ZKSCAN1 suppresses HCC via degradation of mTOR

作者信息Runjie Song, Shuoqian Ma, Jiajia Xu, Xin Ren, Peilan Guo, Huijiao Liu, Peng Li, Fan Yin, Mei Liu, Qiang Wang, Lei Yu, Jiali Liu, Binwei Duan, Nafis A Rahman, Sławomir Wołczyński, Guangming Li, Xiangdong Li
PMID36691031
发布时间2023-01
DOI10.1186/s12943-023-01719-9

实验完整度

高

包含体外细胞增殖/凋亡实验、裸鼠移植瘤模型、质谱、Co-IP、泛素化分析等多层级验证,并明确机制。

主要模型

HCC细胞系(HCC-LM3、Hep3B等) 裸鼠皮下移植瘤模型 人正常肝细胞系THL-2 人胚胎肾细胞293T

重点核对

circZKSaa过表达/敲低对HCC细胞增殖、凋亡及索拉非尼敏感性的影响 circZKSaa与mTOR及FBXW7的相互作用(Co-IP、免疫荧光) mTOR蛋白稳定性及泛素化水平检测 裸鼠移植瘤模型中肿瘤体积变化

摘要

背景:hsa_circ_0001727(circZKSCAN1)已被报道为一种通过与microRNA海绵作用相关的肿瘤相关环状RNA。有趣的是,我们发现circZKSCAN1在肝脏中编码一种分泌肽(circZKSaa)。本研究旨在阐明circZKSaa在肝细胞癌(HCC)进展调控中的潜在作用和分子机制。方法:重新分析了环状RNA表达谱数据集(RNA-seq数据GSE143233和GSE140202),并选择circZKSCAN1进行进一步研究。质谱、多聚核糖体分级实验、双荧光素酶报告基因实验以及一系列实验表明,circZKSCAN1编码circZKSaa。通过细胞增殖、凋亡以及裸鼠体内肿瘤形成实验来研究circZKSaa的功能。机制上,通过免疫沉淀分析、质谱和免疫荧光染色分析验证了circZKSaa与mTOR在HCC中的关系。结果:受试者工作特征(ROC)分析表明,由circZKSCAN1编码的分泌肽circZKSaa可能是HCC组织的潜在生物标志物。通过一系列实验,我们发现circZKSaa抑制HCC进展并使HCC细胞对索拉非尼敏感。机制上,我们发现circZKSCAN1在HCC中对microRNA的海绵功能较弱,而circZKSaa的过表达促进了FBXW7与哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)的相互作用,从而促进mTOR的泛素化,进而抑制PI3K/AKT/mTOR通路。此外,我们发现索拉非尼处理的HCC细胞中circZKSCAN1的高表达受QKI-5调控。结论:这些结果表明,一种新的circZKSCAN1编码肽通过PI3K/AKT/mTOR通路作为肿瘤抑制因子,并通过mTOR泛素化使HCC细胞对索拉非尼敏感。这些发现表明,circZKSaa有潜力成为HCC治疗的治疗靶点和生物标志物。

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
circZKSCAN1编码的肽circZKSaa在肝细胞癌进展中的功能及分子机制是什么?
核心机制
circZKSaa通过与mTOR相互作用,促进FBXW7介导的mTOR泛素化降解,进而抑制PI3K/AKT/mTOR通路活性,从而抑制HCC细胞增殖并促进凋亡,并增强对索拉非尼的敏感性。
主要证据
体外增殖/凋亡/IC50实验显示circZKSaa抑制HCC并增敏索拉非尼;Co-IP和质谱证实circZKSaa与mTOR、FBXW7结合;泛素化实验显示circZKSaa促进mTOR降解;裸鼠移植瘤显示circZKSaa抑制肿瘤生长。
研究意义
circZKSaa可能作为HCC的诊断标志物和治疗靶点,为HCC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

circZKSCAN1表达与索拉非尼敏感性分析

筛选在HCC中差异表达且与索拉非尼相关的circRNA

利用GEO数据集(GSE143233、GSE140202)结合RT-qPCR验证circZKSCAN1在HCC组织和细胞系中的表达,并检测索拉非尼处理后的表达变化。

2

circZKSCAN1编码能力验证

验证circZKSCAN1是否编码新肽circZKSaa

通过双荧光素酶报告实验、多聚核糖体分级、质谱等方法确认circZKSCAN1的编码能力。

3

circZKSaa功能验证

评估circZKSaa对HCC细胞增殖、凋亡及索拉非尼敏感性的影响

建立circZKSaa过表达或敲低稳转细胞系,进行CCK8、集落形成、流式凋亡、TUNEL等实验。

4

体内成瘤实验

验证circZKSaa在体内对HCC肿瘤生长的影响

裸鼠皮下注射稳定表达circZKSaa或对照的HCC-LM3细胞,测量肿瘤体积。

5

机制探索

阐明circZKSaa抑制HCC的分子机制

通过Western blot、Co-IP、免疫荧光、泛素化实验等验证circZKSaa与mTOR、FBXW7的相互作用及对mTOR泛素化降解的影响。

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Invitrogen--
胎牛血清Gibco--
L-谷氨酰胺Gibco--
嘌呤霉素Aladdin--
慢病毒载体Addgene--
psPAX2包装质粒Addgene--
pMD2.G包膜质粒Addgene--
PL05-ciR载体GENESEED--
PLKO.1-TRC质粒Tsingke--
pLV-(2A)-puro载体Tsingke--
pCDN3.1(+)载体Tsingke--
pCMV-HA载体Tsingke--
Psi-check2载体Promega--
LIPO 3.0转染试剂HANBIO--
发光反应液Galen--
多功能酶标仪Tecan--
抗ZKSCAN1抗体BiossP17029
FBXW7兔多克隆抗体ABclonalA5872
mTOR小鼠单克隆抗体Proteintech66,888–1-lg
β-肌动蛋白兔单抗ABclonalAC026
抗His小鼠单抗ABclonalAE003
HA标签抗体ABclonalAE008
抗DDDDK标签小鼠单抗ABclonalAE005
抗GAPDH抗体Sangon BiotechD110016
AKT多克隆抗体Proteintech51,077–1-AP
磷酸化Akt (Ser473)抗体Cell Signaling Technology4060
磷酸化Akt (Thr308)抗体Cell Signaling Technology13,038
磷酸化p44/42 MAPK (Erk1/2) (Thr202/Tyr204)抗体Cell Signaling Technology4370
ERK1/2单克隆抗体Proteintech67170–1-Ig
磷酸化mTOR (Ser2448)抗体Cell Signaling Technology5536
磷酸化PDK1 (Ser241)抗体Cell Signaling Technology3438
磷酸化MDM2 (Ser166)抗体Cell Signaling Technology3521
磷酸化p70 (S6)激酶 (Thr389)抗体Cell Signaling Technology97,596
MDM2抗体Proteintech66,511–1-Ig
PDK1抗体Proteintech18,262–1-AP
P70 (S6K)抗体Proteintech14,485–1-AP
生物素化兔抗山羊IgGZSGB-BIOZB-2050
生物素化小鼠抗山羊IgGZSGB-BIOZB-2020
蛋白A/G磁珠GE Healthcare--
Magna RIP试剂盒Millipore--
DNA酶IRoche Life Science--
抗Ago2抗体Abcamab57113
TRIzol试剂Invitrogen--
CCK-8试剂盒Beyotime--
KI67抗体Cell Signaling Technology1:1000
DAPI染色液Solarbio--
TUNEL染色试剂盒Beyotime--
RNA酶抑制剂Solarbio--
蔗糖----
测序级胰蛋白酶Promega--
QExactive质谱仪Thermo Fisher--
RNA酶ASolarbio--
碘化丙啶Beyotime--
细胞凋亡检测试剂盒Beyotime--
流式细胞仪BD--
BALB/c裸鼠SIBEIFU Company--
索拉非尼Sigma-Aldrich--
MG132蛋白酶体抑制剂Sigma-Aldrich--
TIANamp基因组DNA提取试剂盒TIANGEN--
TRIzol试剂Cwbio--
M-MLV逆转录酶Takara--
LightCycler480实时荧光定量PCR仪Roche Life Science--
Fast SYBR green预混液GenStar--
PARIS试剂盒Life Technologies--

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(HCC-LM3, Hep3B等)、培养基成分、转染试剂LIPO 3.0浓度
阅读提示:Materials and methods: Cell culture, stably transfected cells selection; Vectors construction, stable transfection
circZKSCAN1表达检测
RT-qPCR引物序列、抗体来源与稀释度
阅读提示:Materials and methods: Western blot; RT-qPCR
circZKSaa过表达/敲低
质粒构建细节、稳定转染筛选浓度
阅读提示:Materials and methods: Vectors construction, stable transfection; Results: circZKSCaa inhibits the growth of HCC
体外功能实验
CCK8检测时间点、KI67染色流程、流式细胞术凋亡检测步骤
阅读提示:Materials and methods: Cell proliferation assays; Flow cytometry analysis
体内成瘤实验
细胞注射数量、小鼠品系周龄、肿瘤测量时间
阅读提示:Materials and methods: Murine and xenograft assay in vivo; Figure 5C
机制验证
Co-IP抗体、泛素化实验处理条件(MG132浓度和时间)、CHX浓度和时间
阅读提示:Materials and methods: Coimmunoprecipitation (Co-IP); Ubiquitination assay; Drug treatment