由circCAPG编码的新型多肽CAPG-171aa在三阴性乳腺癌中发挥关键作用

A novel polypeptide CAPG-171aa encoded by circCAPG plays a critical role in triple-negative breast cancer

作者信息Runjie Song, Peilan Guo, Xin Ren, Lijun Zhou, Peng Li, Nafis A Rahman, Sławomir Wołczyński, Xiru Li, Yanjun Zhang, Mei Liu, Jiali Liu, Xiangdong Li
PMID37408008
发布时间2023-07-05
DOI10.1186/s12943-023-01806-x

实验完整度

包含临床样本分析、细胞功能实验、类器官模型、体内异种移植瘤模型、质谱和免疫共沉淀等机制验证,以及SLU7调控circCAPG形成的机制研究。

主要模型

TNBC患者组织样本(n=132) TNBC细胞系(MDA-MB-231、MDA-MB-468) 患者来源的TNBC类器官 BALB/c裸鼠异种移植瘤模型

重点核对

circCAPG敲低(shRNA)对细胞增殖、迁移和侵袭的抑制作用 CAPG-171aa过表达对细胞增殖、迁移和侵袭的促进作用 CAPG-171aa与STK38的相互作用及其对MEKK2泛素化的影响 SLU7结合circCAPG侧翼Alu序列对circCAPG形成的调控 MEKK2敲低对CAPG-171aa过表达细胞表型的逆转作用

摘要

背景:三阴性乳腺癌(TNBC)的治疗因其异质性和缺乏明确的分子靶点而一直具有挑战性。本研究旨在阐明蛋白质编码环状RNA在TNBC病因和致癌过程中的作用。方法:重新分析TNBC中的circRNA表达数据(GEO: GSE113230, GSE101123),然后选择circCAPG进行进一步研究。为了鉴定circCAPG的多肽编码功能,进行了一系列实验,如质谱分析和双荧光素酶报告基因测定。通过细胞增殖、凋亡和转移参数测定CAPG-171aa在TNBC类器官和裸鼠中的致癌功能。机制上,通过免疫沉淀分析和质谱验证了CAPG-171aa与STK38在TNBC中的关系。通过RIP-qPCR实验验证了SLU7与其在circCAPG上的结合位点之间的相互作用。结果:在TNBC临床样本和细胞系中,circCAPG的表达水平均高于正常样本,并且与10年随访研究中的总生存期正相关(n = 132),其中受试者工作特征曲线下面积为0.8723,特异性为100%,敏感性为80%。此外,我们发现circCAPG敲低(KD)显著抑制TNBC类器官的生长。有趣的是,circCAPG可以被翻译成一种名为CAPG-171aa的多肽,该多肽通过破坏丝氨酸/苏氨酸激酶38(STK38)与SMAD特异性E3泛素蛋白连接酶1(SMURF1)的结合,从而阻止MEKK2的泛素化和蛋白酶体降解,促进肿瘤生长。此外,我们发现SLU7同源剪接因子(SLU7)可以通过与circRNA转录本侧翼的Alu序列结合来调节circCAPG的生物发生。结论:circCAPG通过编码新型多肽CAPG-171aa并随后激活MEKK2-MEK1/2-ERK1/2通路,显著增强TNBC细胞的增殖和转移。此外,circCAPG的形成受SLU7介导。本研究为蛋白质编码circRNA CAPG-171aa在TNBC中的作用提供了新的见解,并有可能作为TNBC有前景的预后生物标志物和潜在治疗靶点。

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
circCAPG及其编码的多肽CAPG-171aa在TNBC中是否发挥作用,其分子机制和生物发生机制是什么?
核心机制
CAPG-171aa通过破坏STK38与SMURF1的结合,抑制MEKK2的泛素化降解,从而激活MEKK2-MEK1/2-ERK1/2信号通路,促进TNBC进展;SLU7通过结合circCAPG侧翼Alu序列负调控circCAPG的形成。
主要证据
circCAPG在TNBC组织和细胞系中高表达,与不良预后相关;circCAPG敲低抑制细胞增殖、迁移、侵袭和类器官生长;CAPG-171aa过表达促进细胞增殖、迁移、侵袭和体内肿瘤生长;免疫共沉淀和质谱验证CAPG-171aa与STK38相互作用;泛素化实验显示CAPG-171aa减少MEKK2泛素化;RIP-qPCR验证SLU7与Alu序列结合。
研究意义
研究揭示了circCAPG编码多肽CAPG-171aa在TNBC中的肿瘤促进作用,并提示circCAPG可作为TNBC的预后生物标志物和潜在治疗靶点。

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

circCAPG的鉴定与特征分析

从GEO数据中筛选并验证在TNBC中差异表达的circRNA,并明确circCAPG的结构和表达特征。

利用GEO数据集GSE113230和GSE101123进行生物信息学分析,筛选出5个候选circRNA;通过RT-PCR、Sanger测序验证circCAPG的反向剪接;通过qPCR检测circCAPG在TNBC组织和细胞系中的表达;通过放线菌素D实验和核质分离实验检测circCAPG的稳定性和亚细胞定位。

2

circCAPG敲低对TNBC细胞功能的影响

确定circCAPG对TNBC细胞增殖、迁移和侵袭的影响。

设计靶向circCAPG反向剪接位点的siRNA和shRNA,转染或感染TNBC细胞,通过CCK-8实验、集落形成实验、划痕实验、Transwell实验检测细胞增殖、迁移和侵袭能力;通过Western blot检测细胞周期相关蛋白。

3

circCAPG编码蛋白验证

验证circCAPG是否具有编码蛋白的功能,并鉴定其编码的多肽。

构建circCAPG-FLAG、circCAPG-FLAG-IRES-mut、circCAPG-FLAG-ATG-mut等质粒,转染293T细胞,通过Western blot检测FLAG-tagged蛋白表达;通过双荧光素酶报告基因实验验证IRES活性;通过质谱鉴定CAPG-171aa。

4

CAPG-171aa对TNBC细胞功能的影响

确定CAPG-171aa(而非circCAPG本身)对TNBC细胞增殖、迁移和侵袭的作用。

构建circCAPG过表达和CAPG-171aa过表达细胞系,通过CCK-8、集落形成、划痕、Transwell实验检测细胞功能;通过流式细胞术检测细胞周期;在裸鼠中接种过表达CAPG-171aa的MDA-MB-231细胞,观察肿瘤生长。

5

CAPG-171aa与STK38相互作用及对MEKK2泛素化的影响

揭示CAPG-171aa促进TNBC的分子机制,特别是与STK38的相互作用及其对下游信号通路的影响。

通过免疫沉淀和质谱鉴定CAPG-171aa的相互作用蛋白;通过Co-IP验证CAPG-171aa与STK38的结合;通过泛素化实验和放线菌酮追踪实验检测MEKK2的泛素化水平和蛋白稳定性;通过Western blot检测MEK1/2和ERK1/2的磷酸化水平。

6

SLU7对circCAPG生物发生的调控

阐明SLU7调控circCAPG形成的分子机制。

通过RIP-qPCR验证SLU7与circCAPG侧翼Alu序列的结合;构建含有不同Alu序列组合的circCAPG报告质粒,转染细胞后检测circCAPG的形成效率;通过SLU7过表达或敲低检测circCAPG表达的变化。

7

SLU7对TNBC细胞功能的影响及其与circCAPG的关系

评估SLU7在TNBC中的肿瘤抑制作用,并验证其是否通过下调circCAPG介导。

在TNBC细胞中过表达SLU7,检测细胞增殖、迁移、侵袭和类器官生长;联合circCAPG过表达,观察是否能逆转SLU7的抑制作用。

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
L-15培养基KeyGENKGM41300N-500
DMEM培养基Gibco--
MEM培养基KeyGENKGM41500N-500
DMEM/F12培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
马血清Solarbio--
Trizol试剂Yeasen19211ES60
M-MLV逆转录试剂盒Accurate BiotechnologyAG11705
TransScript® Fly第一链cDNA合成SuperMixTransGen BiotechAF301
2×Taq PCR StarMixGENSTARA012
2X SYBR Green qPCR混合液APExBIOK1070
Lipofectamine™ 3000转染试剂Invitrogen--
KeyPo Master MixVazymePK511
2×TransStart® FastPfu PCR SuperMixTransGen BiotechAS221
无内毒素质粒提取试剂盒Shandong Sparkjade BiotechnologyAD0105
MG132SolarbioIM0310
Paris试剂盒Invitrogen--
PureBinding®RNA免疫沉淀试剂盒GENESEEDP0101
Pierce经典磁性IP/Co-IP试剂盒Thermo Fisher Scientific--
蛋白裂解液SolarbioR0020
CCK-8试剂盒ElabscienceE-CK-A362
结晶紫染色液Beyotime--
6孔板SORFA Life Science--
24孔板SORFA Life Science--
10 µL塑料移液枪头CellProBio--
显微镜Nikon--
Transwell系统Nest723001
DAPISolarbio--
VeriBlotAbcam--
Matrigel基质胶Yeasen40183ES10
抗KI67抗体----
抗SLU7抗体Proteintech--
IgG抗体Millipore--
抗MEKK2抗体Proteintech55106-1-AP
抗MEK1/2抗体ABclonalA4868
抗SMURF1抗体Biossbs-9391R
抗STK38抗体HuabioER60144
抗ERK1/2抗体Proteintech11257-1-AP
抗泛素抗体Cell Signaling Technology3936
磷酸化MEK1/2 (Ser221)抗体Cell Signaling Technology2338
磷酸化p44/42 MAPK (Erk1/2) (Thr202/Tyr204)抗体Cell Signaling Technology8544
抗CAPG抗体Biossbsm-60451M
抗CDK4抗体AtaGenix LaboratoriesPA9437H
抗Cyclin D1抗体Yeasen30026ES50
抗BCL2抗体Shanghai hengyuan biological technologyA-01203
抗CAPG抗体Proteintech10194-1-AP
抗FLAG抗体SMARTSLAB0101
抗HA抗体Yeasen30702ES20
抗HIS抗体Yeasen30401ES10
β-肌动蛋白抗体Proteintech--
GAPDH抗体Proteintech--
微管蛋白抗体Proteintech--
抗体稀释液New Cell & Molecular BiotechWB100D
GraphPad Prism 8GraphPad--

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
circCAPG表达检测
circCAPG是否在TNBC中高表达,其与临床病理特征和预后的相关性
阅读提示:参见“Results”部分“Identification and characteristics of circCAPG in TNBC”及图1
circCAPG敲低功能实验
shRNA靶向序列、转染条件、细胞增殖迁移侵袭检测方法
阅读提示:参见“Materials and methods”部分“Small interfering RNA (siRNA) and plasmid transfection”、“Cell proliferation, colony formation, and wound-healing assay”及图2
CAPG-171aa编码验证
质粒构建(circCAPG-FLAG、IRES突变、ATG突变)、转染细胞系、Western blot检测CAPG-171aa
阅读提示:参见“Materials and methods”部分“Small interfering RNA (siRNA) and plasmid transfection”及“Results”部分“A novel polypeptide CAPG-171aa was encoded by circCAPG”
CAPG-171aa功能实验
circCAPG过表达和CAPG-171aa过表达对细胞增殖、迁移、侵袭、细胞周期的影响;体内肿瘤生长实验
阅读提示:参见“Results”部分“CAPG-171aa promotes the proliferation and metastasis of TNBC”及图4
机制研究(CAPG-171aa-STK38-MEKK2)
免疫共沉淀验证相互作用、泛素化检测、CHX追踪实验、MEK/ERK磷酸化检测
阅读提示:参见“Materials and methods”部分“Co-immunoprecipitation”、“Ubiquitination assay”、“Cycloheximide (CHX) chase assay”及“Results”部分“CAPG-171aa interacts with STK38 and activates the downstream MEK1/2-ERK1/2 pathway via MEKK2”
SLU7调控circCAPG形成
RIP-qPCR检测SLU7与Alu序列结合、circCAPG报告质粒构建及circCAPG形成检测
阅读提示:参见“Materials and methods”部分“RIP assays”及“Results”部分“The formation of circCAPG is regulated by SLU7 through binding to the flanking intronic complementary sequences”