hsa_circ_0007919通过结合FOXA1/TET1诱导LIG1转录,增强DNA损伤反应并促进胰腺导管腺癌的吉西他滨耐药

hsa_circ_0007919 induces LIG1 transcription by binding to FOXA1/TET1 to enhance the DNA damage response and promote gemcitabine resistance in pancreatic ductal adenocarcinoma

作者信息Lei Xu, Xiao Ma, Xiuzhong Zhang, Chong Zhang, Yi Zhang, Shuai Gong, Nai Wu, Peng Zhang, Xinyu Feng, Jiaxuan Guo, Mengmeng Zhao, Zeqiang Ren, Pengbo Zhang
PMID38044421
发布时间2023-12-04
DOI10.1186/s12943-023-01887-8

实验完整度

高

包含体外细胞功能实验(CCK-8、流式、彗星、IF)、体内异种移植模型、临床样本分析、机制验证(ChIRP、RIP、ChIP、MS-PCR、双荧光素酶)等多个独立证据层级,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

GEM耐药的PDAC细胞系(PANC-1/GEM和CFPAC-1/GEM) PDAC细胞系(PANC-1、CFPAC-1、BxPC-3、MIA-PaCa2) 正常胰腺导管细胞系(hTERT-HPNE) 裸鼠异种移植瘤模型

重点核对

hsa_circ_0007919在GEM耐药组织和细胞中的高表达(通过qRT-PCR验证) hsa_circ_0007919对GEM敏感性的影响(通过CCK-8和凋亡检测) hsa_circ_0007919与FOXA1/TET1的相互作用(通过ChIRP和RIP) hsa_circ_0007919对LIG1启动子甲基化和转录活性的影响(通过MS-PCR和荧光素酶报告) QKI与ABR前体mRNA内含子结合增强(通过RIP)

摘要

背景:环状RNA(circRNA)在癌症的发生发展和化疗耐药中发挥重要作用。DNA损伤修复有助于癌细胞的增殖和对化疗诱导凋亡的抵抗。然而,circRNA在DNA损伤修复调控中的作用仍需阐明。方法:应用RNA测序分析来鉴定差异表达的circRNA。采用qRT-PCR确认hsa_circ_0007919的表达,CCK-8、FCM、单细胞凝胶电泳和IF实验用于分析胰腺导管腺癌(PDAC)细胞的增殖、凋亡和吉西他滨(GEM)耐药性。进行异种移植模型和IHC实验以确认hsa_circ_0007919对体内肿瘤生长和DNA损伤的影响。应用RNA测序和GSEA确认hsa_circ_0007919的下游基因和通路。进行FISH和核质RNA分离实验以确定hsa_circ_0007919的细胞定位。进行ChIRP、RIP、Co-IP、ChIP、MS-PCR和荧光素酶报告实验以确认hsa_circ_0007919、FOXA1、TET1和LIG1启动子之间的相互作用。结果:我们在GEM耐药的PDAC组织和细胞中鉴定到一个高表达的circRNA,即hsa_circ_0007919。hsa_circ_0007919的高表达与PDAC患者较差的总生存期(OS)和无病生存期(DFS)相关。hsa_circ_0007919以LIG1依赖的方式抑制GEM诱导的DNA损伤、DNA断裂积累和凋亡,以维持细胞存活。机制上,hsa_circ_0007919招募FOXA1和TET1降低LIG1启动子的甲基化并增加其转录,进一步促进碱基切除修复、错配修复和核苷酸切除修复。最后,我们发现GEM增强了QKI与hsa_circ_0007919前体mRNA内含子的结合,以及该前体mRNA的剪接和环化,从而生成hsa_circ_0007919。结论:hsa_circ_0007919通过以LIG1依赖的方式增强DNA损伤修复来促进GEM耐药,从而维持细胞存活。靶向hsa_circ_0007919和DNA损伤修复通路可能是PDAC的治疗策略。

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
环状RNA hsa_circ_0007919在胰腺导管腺癌吉西他滨耐药中的作用及其分子机制是什么?
核心机制
hsa_circ_0007919通过招募FOXA1和TET1,促进LIG1启动子去甲基化并增强LIG1转录,进而激活碱基切除修复、错配修复和核苷酸切除修复等DNA损伤修复通路,抑制GEM诱导的DNA损伤和凋亡,从而促进GEM耐药。
主要证据
通过RNA-seq和GSEA鉴定LIG1为关键下游分子;ChIRP和RIP证实hsa_circ_0007919与FOXA1/TET1结合;ChIP和MS-PCR证明FOXA1/TET1结合LIG1启动子并调控其甲基化;功能实验(CCK-8、流式、彗星、IF)和异种移植模型验证了hsa_circ_0007919在体外和体内促进GEM耐药的作用。
研究意义
揭示了GEM耐药的新机制,表明靶向hsa_circ_0007919和DNA损伤修复通路可能是治疗化疗耐药PDAC的潜在策略。

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

差异表达circRNA筛选与验证

鉴定与GEM耐药相关的circRNA

对3对GEM耐药和敏感PDAC组织进行RNA-seq,筛选差异表达circRNA,并通过qRT-PCR在临床样本和细胞系中验证hsa_circ_0007919的表达,通过Sanger测序和RNase R处理验证其环状结构。

2

细胞功能实验

验证hsa_circ_0007919对PDAC细胞增殖、凋亡和GEM敏感性的影响

在GEM耐药细胞中敲低hsa_circ_0007919,在亲本细胞中过表达,通过CCK-8、流式细胞术、DNA ladder、Western blot等检测细胞增殖、凋亡和GEM敏感性变化。

3

DNA损伤检测

评估hsa_circ_0007919对GEM诱导的DNA损伤的影响

通过单细胞凝胶电泳(彗星实验)和γ-H2AX免疫荧光检测DNA损伤水平。

4

体内异种移植实验

验证hsa_circ_0007919对肿瘤生长和GEM耐药的影响

将稳定敲低hsa_circ_0007919的GEM耐药细胞接种裸鼠,定期测量肿瘤体积和重量,并通过IHC、TUNEL和qPCR检测肿瘤组织中相关蛋白表达和凋亡。

5

下游机制探索

鉴定hsa_circ_0007919的下游靶基因和信号通路

对敲低hsa_circ_0007919的GEM耐药细胞进行RNA-seq,通过KEGG和GSEA分析富集通路,确定LIG1为下游关键基因,并通过qPCR和Western blot验证。

6

分子相互作用验证

验证hsa_circ_0007919与FOXA1、TET1及LIG1启动子的相互作用

通过FISH和核质分离确定hsa_circ_0007919的核定位;通过数据库预测结合蛋白,并通过ChIRP、RIP、Co-IP验证hsa_circ_0007919与FOXA1/TET1的结合;通过ChIP、MS-PCR和双荧光素酶报告实验验证对LIG1启动子甲基化和转录活性的影响。

7

环状RNA形成机制

阐明GEM诱导hsa_circ_0007919表达的上游机制

通过相关性分析筛选调控hsa_circ_0007919形成的蛋白,并通过RIP验证QKI与ABR前体mRNA内含子的结合。

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Hyclone--
胎牛血清Gibco--
青霉素-链霉素Beyotime--
吉西他滨MCE--
5-氮杂胞苷MCE--
Lipofectamine 2000Invitrogen--
RNA isolater总RNA提取试剂盒Vazyme--
HiScript II Q RT SuperMix for qPCRVazyme--
ChamQ SYBR qPCR Master MixVazyme--
FastPure细胞/组织DNA提取迷你试剂盒Vazyme--
RNase REpicentre--
CCK-8溶液Glpbio--
细胞凋亡检测试剂盒Biosharp--
RIPA裂解液Beyotime--
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime--
PVDF膜Millipore--
Super ECL检测试剂Yeasen--
发光成像系统Tanon--
抗caspase3抗体Proteintech19677-1-AP
抗caspase9抗体Proteintech10380-1-AP
抗BCL2抗体Proteintech68103-1-Ig
抗GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
HRP标记的山羊抗兔IgG(H+L)BiodragonBF03008
HRP标记的山羊抗小鼠IgG(H+L)BiodragonBF03001
抗γ-H2AX抗体AbclonalAP0687
CoraLite594标记的山羊抗兔IgG(H+L)ProteintechSA00013-4
抗LIG1抗体Proteintech18051-1-AP
抗Ki67抗体ServicebioGB111499
抗FOXA1抗体GeneTexGTX100308
抗TET1抗体Active MotifAB_2793752
抗QKI抗体Proteintech13169-1-AP
正常熔点琼脂糖Vicmed--
低熔点琼脂糖Biosharp--
碘化丙啶溶液Biosharp--
倒置荧光显微镜Olympus--
牛血清白蛋白Solarbio--
DAPIBioss--
共聚焦激光显微镜ZEISS--
嘌呤霉素Solarbio--
SP试剂盒ZSGB-BIO--
DAB染色试剂盒ZSGB-BIO--
苏木素溶液Sinoreagent--
TUNEL凋亡检测试剂盒(显色法)Beyotime--
FISH试剂盒RIBOBIO--
细胞质和细胞核RNA纯化试剂盒Norgen Biotek--
ChIRP试剂盒Bersinbio--
IP细胞裂解液Beyotime--
2×SDS-PAGE上样缓冲液Beyotime--
RNA免疫沉淀试剂盒GENESEED--
Simple ChIP酶解染色质IP试剂盒CST--
EZ DNA甲基化-Gold试剂盒ZYMO RESEARCH--
甲基化特异性PCR试剂盒TIANGEN--
双荧光素酶报告基因检测试剂盒Beyotime--
多功能酶标仪SPARK--

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
细胞培养和处理
细胞系来源(PDAC细胞系和正常胰腺导管细胞系),培养条件(培养基、血清、抗生素),GEM耐药细胞构建方法(浓度梯度),药物处理浓度和时间
阅读提示:Materials and methods: Cell culture and transfection; IC50 detection assay
RNA提取和qRT-PCR
RNA提取试剂盒和cDNA合成试剂盒,qPCR反应条件(引物序列、内参基因GAPDH/U6),数据定量方法(2−ΔCt或2−ΔΔCt)
阅读提示:Materials and methods: RNA extraction and quantitative real-time PCR (qRT-PCR)
DNA损伤检测
彗星实验的具体条件(细胞数、琼脂糖浓度、电泳条件),γ-H2AX IF实验的抗体和浓度
阅读提示:Materials and methods: Single cell gel electrophoresis; Immunofluorescence (IF); Figure legends for Fig. 3A-B
增殖和凋亡检测
CCK-8实验的细胞数、处理时间、检测波长;流式凋亡检测的染色步骤和抗体
阅读提示:Materials and methods: CCK-8 assay; Apoptosis detection assay
蛋白表达检测
Western blot实验所用一抗和二抗的稀释比例、蛋白上样量、封闭条件
阅读提示:Materials and methods: Western blot assay
基因沉默和过表达
siRNA和质粒序列(如si-hsa_circ_0007919#1、#2)、转染试剂和转染条件
阅读提示:Materials and methods: Cell culture and transfection
体内异种移植模型
细胞注射数量、小鼠品系、GEM给药剂量和频率、肿瘤测量时间点
阅读提示:Materials and methods: Stable inhibition cell lines construction and xenograft model
染色质和RNA相互作用
ChIRP、RIP、ChIP实验的具体步骤和试剂盒
阅读提示:Materials and methods: ChIRP, RIP, ChIP, MS-PCR