ZMIZ1上调TET3介导的羟甲基化通过介导Notch1/c-Myc信号诱导肝细胞癌发生中Kupffer细胞的M2极化

ZMIZ1 Upregulation of TET3-Mediated Hydroxymethylation Induces M2 Polarization of Kupffer Cells in Hepatocellular Carcinogenesis by Mediating Notch1/c-Myc Signaling

作者信息Jia Liu, Tingting Sun, Linan Yin
PMID37839636
发布时间2023-12
DOI10.1016/j.labinv.2023.100264

实验完整度

包含体外细胞共培养、体内异种移植瘤模型、临床样本分析及多种分子机制验证(如ChIP、Co-IP、荧光素酶报告基因等),证据层级多样。

主要模型

Kupffer细胞 Huh-7细胞 SNU-423细胞 BALB/c裸鼠异种移植瘤模型

重点核对

KCs经20 ng/mL IL-10刺激诱导M2极化 sh-TET3或sh-ZMIZ1慢病毒载体感染KCs,并以嘌呤霉素筛选 KCs与HCC细胞共培养72小时 体内实验中,每只小鼠注射1×10^5个KCs和4×10^5个Huh-7细胞 使用sh-TET3-1#和sh-TET3-2#进行体外实验,体内实验仅用sh-TET3-1#

摘要

DNA羟甲基化由ten-eleven translocation(TET)家族甲基胞嘧啶双加氧酶介导,是一种重要的表观遗传修饰,在众多生物过程中调控基因表达。本研究关注TET3对Kupffer细胞(KCs)极化的影响及其与肝细胞癌(HCC)发展的联系。研究发现TET3在KCs中丰富表达,其敲低诱导M2-M1表型转变,导致共培养的HCC细胞活力、迁移和侵袭受到抑制。此外,TET3敲低抑制了裸鼠中HCC细胞的肿瘤发生。通过生物信息学预测了TET3的下游靶标。TET3介导的DNA羟甲基化作用于锌指MIZ型包含1(ZMIZ1)启动子。ZMIZ1蛋白与Notch受体1(Notch1)蛋白相互作用,激活c-Myc的转录。在KCs中沉默ZMIZ1同样抑制了KCs的M2极化和共培养HCC细胞的恶性表型。然而,这些变化被KCs中Notch1或c-Myc的过表达所抵消。总之,本研究表明TET3介导的ZMIZ1羟甲基化通过Notch1/c-Myc轴促进KCs的M2极化,从而增强肝细胞癌的发生。

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
TET3是否通过调控Kupffer细胞极化影响肝细胞癌的发生发展?
核心机制
TET3介导ZMIZ1启动子羟甲基化,上调ZMIZ1表达,ZMIZ1与Notch1相互作用激活c-Myc转录,促进KCs的M2极化,进而增强HCC恶性表型。
主要证据
体外细胞共培养实验显示TET3敲低抑制HCC细胞活力、迁移和侵袭;体内异种移植瘤实验显示TET3敲低抑制肿瘤生长;分子实验证实TET3结合ZMIZ1启动子并调控其羟甲基化,ZMIZ1与Notch1相互作用,Notch1结合c-Myc启动子并增强其转录活性。
研究意义
本研究揭示了TET3-ZMIZ1-Notch1/c-Myc轴在HCC中通过调控KCs M2极化促进肿瘤进展的新机制,提示抑制TET3或ZMIZ1可能阻断M2极化并抑制HCC恶性发展。

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

TET3在KCs中的表达验证

验证TET3在Kupffer细胞中的高表达,并确认其与M2极化的相关性。

通过Human Protein Atlas和TISCH数据库预测TET3分布,分离KCs并通过流式细胞术确认CD68阳性率,RT-qPCR和Western blot检测TET3表达。

2

TET3对KCs M2极化的影响

评估TET3敲低对KCs M2极化的影响及其对共培养HCC细胞恶性行为的作用。

用sh-TET3慢病毒感染KCs,通过ELISA检测细胞因子(IL-6、TNF-α、IL-10、TGF-β),流式细胞术检测CD206+细胞比例,并与Huh-7或SNU-423共培养后检测HCC细胞活力、迁移和侵袭。

3

TET3敲低对体内肿瘤形成的影响

在体内验证TET3敲低对HCC肿瘤生长的抑制作用。

将sh-TET3感染的KCs与Huh-7细胞混合注射入裸鼠皮下,监测肿瘤体积和重量,并通过免疫组化和流式检测肿瘤组织中的KI67和CD206表达。

4

TET3下游靶标预测和验证

预测并验证TET3的下游靶标,重点关注ZMIZ1。

分析GEO数据集GSE39186和UALCAN数据库,筛选与TET3相关的基因,交叉得到15个基因,通过TISCH数据库选出ZMIZ1,并验证其在临床样本和KCs中的表达。

5

TET3对ZMIZ1启动子羟甲基化的调控

验证TET3是否通过DNA羟甲基化修饰调控ZMIZ1表达。

在KCs中敲低TET3后,通过ChIP-qPCR检测TET3与ZMIZ1启动子的结合,通过亚硫酸盐测序检测启动子甲基化水平,通过葡萄糖基化DNA和甲基化敏感qPCR检测羟甲基化水平。

6

ZMIZ1对KCs M2极化和HCC细胞恶性表型的影响

验证ZMIZ1过表达是否逆转TET3敲低导致的M2极化抑制和HCC细胞恶性表型降低。

在sh-TET3的KCs中过表达ZMIZ1,检测细胞因子、CD206+比例,共培养HCC细胞检测活力、迁移、侵袭,并利用异种移植瘤模型验证体内效应。

7

ZMIZ1对Notch1/c-Myc信号通路的激活

验证ZMIZ1是否通过Notch1/c-Myc通路发挥作用。

通过Co-IP验证ZMIZ1与Notch1相互作用,ChIP-qPCR检测Notch1与c-Myc启动子结合,双荧光素酶报告基因检测c-Myc启动子活性,并在sh-ZMIZ1基础上过表达Notch1或c-Myc观察恢复效应。

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Thermo Fisher Scientific--
胎牛血清----
青霉素-链霉素----
白细胞介素-10----
慢病毒载体VectorBuilder Inc--
嘌呤霉素----
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific--
PrimeScript RT试剂盒Takara Biotechnology Ltd--
TB Green Fast qPCR MixTakara--
LightCycler 480实时荧光定量PCR仪Roche--
人IL-10 ELISA试剂盒Elabscience BiotechnologiesE-EL-H6154
人TGF-β1 ELISA试剂盒BioVisionK4342
人IL-12 ELISA试剂盒BioVisionK4226
人IL-6 ELISA试剂盒BioVisionK4143
人TNF-α ELISA试剂盒Bio-TechneHSTA00E
小鼠IL-10 ELISA试剂盒R&D SystemsM1000B
小鼠TGF-β1 ELISA试剂盒BioVisionK4343
小鼠IL-6 ELISA试剂盒Thermo Fisher ScientificBMS603HS
小鼠TNF-α ELISA试剂盒R&D SystemsMHSTA50
RIPA裂解缓冲液----
BCA蛋白浓度测定试剂盒----
PVDF膜----
牛血清白蛋白----
ZMIZ1抗体Cell Signaling Technology89500S
c-Myc抗体Cell Signaling Technology18583S
Notch1抗体Abcamab52627
GAPDH抗体Abcamab9485
HRP标记的山羊抗兔IgGABclonal TechnologyAS014
增强化学发光试剂盒ABclonal TechnologyRM00021
UVP成像系统Bio-Rad Laboratories--
蛋白A/G琼脂糖珠----
ZMIZ1抗体CST89500S
Notch1抗体CST3608S
IgG抗体CST3900S
SimpleChIP Plus超声染色质IP试剂盒CST56383
TET3抗体CST99980S
Notch1抗体CST3608S
IgG抗体CST3900S
pGL3质粒Promega Corporation--
Lipofectamine 2000转染试剂Thermo Fisher Scientific--
双荧光素酶系统Promega--
QIAamp DNA微型试剂盒Qiagen GmbH51304
EpiMark 5-hmC和5-mC分析试剂盒New England Biolabs LtdE3317S
CD68磁珠----
FITC-CD68抗体Abcamab134351
PE-CD206抗体Thermo Fisher Scientific12-2061-82
FACS Aria II流式细胞仪BD Biosciences--
肿瘤解离试剂盒Miltenyi Biotec GmbH130-096-730
红细胞裂解液Miltenyi Biotec130-094-183
CD16/32抗体Thermo Fisher Scientific14-0161-81
KI67抗体GeneTex IncGTX16667
CD206抗体Abcamab64693
山羊抗兔IgGGeneTexGTX213110-01
Huh-7细胞系Procell Life Science & TechnologyCL-0120
SNU-423细胞系American Type Culture CollectionCRL-2238
THLE-2细胞系American Type Culture CollectionCRL-2706
THLE-3细胞系American Type Culture CollectionCRL-11233
GraphPad Prism软件GraphPad--

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
KCs分离与培养
KCs来源、培养条件(DMEM、10% FBS、1%抗生素),IL-10刺激浓度(20 ng/mL)和时间(24小时)
阅读提示:Methods - Cells
基因敲低/过表达
慢病毒载体类型(shRNA或OE),感染时间(48小时),筛选药物(嘌呤霉素)及浓度
阅读提示:Methods - Cell Infection
共培养实验
Transwell孔径,KCs和HCC细胞接种数量,共培养时间(72小时)
阅读提示:Methods - Coculture of Kupffer Cells With Hepatocellular Carcinoma Cells
体内肿瘤模型
小鼠品系、性别、年龄、体重,细胞注射数量(KCs 1×10^5,Huh-7 4×10^5),注射部位(右胁),肿瘤测量时间(每周),实验周期(5周)
阅读提示:Methods - Animals
分子机制验证
抗体信息(ZMIZ1、Notch1、TET3等),ChIP实验的固定条件、抗体用量、洗涤条件,Co-IP实验的裂解条件、免疫沉淀时间,荧光素酶报告基因的转染试剂和方法
阅读提示:Methods - Western Blot Analysis, Co-immunoprecipitation, Chromatin Immunoprecipitation, Dual Luciferase Reporter Assay