胞质YAP1介导的ESCRT-III组装促进自噬性细胞死亡并在乳腺癌中被NEDD4L泛素化

Cytoplasmic YAP1-mediated ESCRT-III assembly promotes autophagic cell death and is ubiquitinated by NEDD4L in breast cancer

作者信息Yan Guo, Yuqing Cui, Yangyang Li, Xiaoying Jin, Dandan Wang, Mengxia Lei, Fengzhi Chen, Yali Liu, Jinwen Xu, Guanyu Yao, Guangchun Zeng, Xuesong Chen
PMID37005481
发布时间2023-05
DOI10.1002/cac2.12417

实验完整度

包含体外细胞实验(CCK-8、EdU、WB、IF、co-IP)、体内移植瘤实验、临床样本组织芯片分析及生物信息学分析,并进行了功能验证(自噬抑制、YAP1突变体)和机制验证(分子对接、免疫共沉淀)。

主要模型

乳腺癌细胞系(MCF7、SKBR3、MDA-MB-231) 乳腺上皮细胞系(MCF-10A) BALB/c裸鼠异种移植瘤模型 乳腺癌患者组织样本及组织芯片

重点核对

YAP1的亚细胞定位(胞质vs核) YAP1突变体(YAP1S127D、NLS-YAP15SA等)的功能 EGCG处理浓度和时间(50 µg/mL,6h或48h) 自噬抑制(CQ 20 µmol/L)对细胞增殖和凋亡的影响 NEDD4L敲低或过表达对YAP1蛋白稳定性的影响

摘要

背景:核Yes1相关转录调节因子(YAP1)促进肿瘤进展。然而,胞质YAP1在乳腺癌细胞中的功能及其对乳腺癌患者生存的影响仍不清楚。本研究旨在探讨胞质YAP1在乳腺癌细胞中的生物学功能,以及胞质YAP1作为乳腺癌生存预测标志物的可能性。方法:我们构建了细胞突变模型,包括NLS-YAP15SA(核定位)、YAP1S94A(不能与TEA结构域转录因子家族结合)和YAP1S127D(胞质定位),并使用细胞计数试剂盒-8(CCK-8)实验、5-乙炔基-2'-脱氧尿苷(EdU)掺入实验和Western blotting(WB)分析检测细胞增殖和凋亡。通过免疫共沉淀、免疫荧光染色和WB分析研究了胞质YAP1介导的内体分选复合体所需转运III(ESCRT-III)组装的具体机制。使用表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)在体外和体内实验中模拟YAP1在胞质的滞留,以研究胞质YAP1的功能。通过质谱鉴定YAP1与NEDD4样E3泛素蛋白连接酶(NEDD4L)的结合,并在体外验证。使用乳腺组织微阵列分析胞质YAP1表达与乳腺癌患者生存之间的关系。结果:YAP1主要在乳腺癌细胞的细胞质中表达。胞质YAP1促进乳腺癌细胞的自噬性死亡。胞质YAP1与ESCRT-III复合体亚基带电多泡体蛋白2B(CHMP2B)和液泡蛋白分选4同源物B(VPS4B)结合,促进CHMP2B-VPS4B组装并激活自噬体形成。EGCG使YAP1滞留于细胞质,促进CHMP2B-VPS4B组装,从而促进乳腺癌细胞的自噬性死亡。YAP1与NEDD4L结合,NEDD4L介导YAP1的泛素化和降解。乳腺组织微阵列显示,高水平的胞质YAP1有利于乳腺癌患者的生存。结论:胞质YAP1通过促进ESCRT-III复合体的组装介导乳腺癌细胞的自噬性死亡;此外,我们建立了基于胞质YAP1表达的新的乳腺癌生存预测模型。

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
胞质YAP1在乳腺癌细胞中的生物学功能及其对乳腺癌患者生存的影响是什么?
核心机制
胞质YAP1通过其R87-P99区域与ESCRT-III亚基CHMP2B和VPS4B结合,促进CHMP2B-VPS4B组装,进而促进自噬体形成,导致自噬性细胞死亡。
主要证据
通过YAP1突变体、co-IP、IF、分子 docking等证实YAP1与CHMP2B/VPS4B结合并促进组装;通过ATG7敲低或CQ抑制自噬逆转YAP1的抗增殖效应;体内实验证实EGCG诱导的胞质YAP1抑制肿瘤生长。
研究意义
研究揭示了胞质YAP1在乳腺癌中的抑癌作用,为靶向YAP1的治疗策略提供了新的思路,并基于胞质YAP1表达构建了生存预测模型。

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

YAP1表达及亚细胞定位分析

检测YAP1在乳腺癌组织和细胞中的表达水平及定位,以明确其表达规律。

通过IHC、WB、qRT-PCR检测临床样本和细胞系中YAP1的表达,并通过IF和细胞分级分离观察其亚细胞定位。

2

细胞增殖与凋亡功能实验

评估YAP1及其突变体对乳腺癌细胞增殖和凋亡的影响,以探究其功能。

使用CCK-8、EdU掺入、WB检测凋亡标志物及Hoechst/PI染色分析细胞增殖和凋亡。

3

自噬检测

探究YAP1对自噬的影响,并区分自噬流是否通畅。

通过WB检测LC3和p62水平,使用EBSS饥饿和CQ处理,并用mRFP-GFP-LC3腺病毒感染检测自噬流,TEM观察自噬体结构。

4

YAP1与ESCRT-III相互作用的机制研究

确定YAP1与ESCRT-III亚基CHMP2B和VPS4B的相互作用及其对复合体组装的影响。

通过co-IP检测YAP1与CHMP2B/VPS4B的相互作用,通过分子对接预测结合位点,通过IF观察共定位,通过co-IP检测YAP1对CHMP2B-VPS4B相互作用的影响。

5

EGCG处理及体内验证

验证通过EGCG将YAP1滞留于胞质是否影响乳腺癌细胞自噬性死亡及肿瘤生长。

体外用EGCG处理细胞检测自噬和增殖;体内用EGCG和XMU-MP-1处理荷瘤裸鼠,检测肿瘤体积、重量、自噬标志物等。

6

NEDD4L介导的YAP1降解机制

确定NEDD4L是否为YAP1的E3泛素连接酶及调控YAP1稳定性。

通过质谱鉴定YAP1相互作用蛋白,co-IP验证结合,通过CHX和MG132实验检测蛋白稳定性,通过泛素化实验检测泛素化水平。

7

临床样本分析

分析胞质YAP1表达与乳腺癌患者预后的关系。

使用组织芯片(362例乳腺癌、28例正常乳腺)进行IHC染色,并结合生存数据做Kaplan-Meier分析和Cox回归分析。

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Gibco--
RPMI-1640培养基Gibco--
Leibovitz's L15培养基ProcellPM151010
胎牛血清ExCell BioFSP500
青霉素-链霉素BosterPYG0016
jetPRIME®转染试剂Polyplus-transfection SA101000046
Earle平衡盐溶液ProcellPB180337
氯喹MedChemExpressHY-17589A
表没食子儿茶素没食子酸酯Sigma-AldrichE4143
XMU-MP-1MedChemExpressHY-100526
RIPA裂解液BosterAR0102
Pierce™ BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific23225
SDS-PAGE上样缓冲液BosterAR1112
凝胶试剂盒EpiZymePG112,
PVDF膜Roche3010040001
ECL显色液New Cell & Molecular BiotechP2300
DAPIBosterAR1176
抗荧光淬灭封片剂BosterAR0036
Zeiss LSM 800共聚焦激光扫描显微镜Carl Zeiss AG--
Dylight 488/594羊抗鼠/兔IgGAbbkineA23210/A23320
山羊血清BosterAR0009
透射电子显微镜Carl Zeiss AG--
Protein A/G磁珠MedChemExpressHY-K0202
快速银染试剂盒BeyotimeP0017S
索尼DSC-HX99相机SONY--
亚细胞结构核蛋白和胞浆蛋白提取试剂盒BosterAR0106
BALB/c裸鼠Vital River--
基质胶----
CCK-8溶液GlpBioGK10001
YF®594 Click-iT EdU成像试剂盒US EverbrightC6015
Hoechst 33342----
凋亡和坏死检测试剂盒BeyotimeC1056
碘化丙啶Beyotime--
TRNzolTIANGEN BiotechDP424
FastKing gDNA去除RT SuperMixTIANGEN BiotechKR118
Talent qPCR预混液TIANGEN BiotechFP209
mRFP-GFP-LC3腺病毒Hanbio Biotechnology--
YAP1过表达质粒Sino Biological Inc.HG17690-UT
CHMP2B过表达质粒Sino Biological Inc.HG14596-UT
NEDD4L过表达质粒Sino Biological Inc.HG17684-UT
VPS4B过表达质粒YouBioG116254
EGFP对照质粒Genechem--
siYAP1RiboBio--
siATG7RiboBio--
siNEDD4LRiboBio--
anti-YAP1抗体Proteintech Group13584-1-AP,
anti-NEDD4L抗体Proteintech Group13690-1-AP
anti-SQSTM1/p62抗体Proteintech Group18420-1-AP
anti-CYR61抗体Proteintech Group26689-1-AP
anti-VPS4B抗体Santa Cruz Biotechnologysc-377162
anti-MOB1A抗体Affinity BiosciencesAF0730
anti-p-MOB1A抗体Affinity BiosciencesAF4481
anti-CHMP2B抗体Cell Signaling Technology76173
anti-LC3A/B抗体Cell Signaling Technology4108,
anti-p-YAP1抗体Cell Signaling Technology13008
anti-MST1抗体Cell Signaling Technology3682
anti-p-MST1抗体Cell Signaling Technology49332
正常兔IgGCell Signaling Technology2729
anti-CHMP2B抗体 (ab157208)Abcamab157208
anti-CTGF抗体WanleibioWL02602
anti-Caspase-3抗体WanleibioWL02117
anti-PARP1抗体WanleibioWL01932
anti-Ubiquitin抗体WanleibioWL01368
anti-ATG7抗体Abmart IncorporateT55658
anti-CTGF抗体 (IHC)BosterPB0570
anti-β-actin抗体ZSGB-BioTA-09
羊抗兔IgGZSGB-BioZB-2301
羊抗鼠IgGZSGB-BioZB-2305
MG132MedChemExpressHY-13259
Milli-Q纯水----
DAB----
苏木素----
抗原修复液----
胰蛋白酶----
无EDTA胰蛋白酶BosterPYG0065
嘌呤霉素----
Triton X-100Biofroxx1139ML100
Flag-ub质粒----

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
细胞系名称及来源;培养基类型(DMEM、RPMI-1640、L15等);血清浓度;CO2条件;细胞传代密度
阅读提示:见2.2 Cell culture
质粒转染
质粒类型及浓度;转染试剂(jetPRIME)用量;转染时间(24-72小时);siRNA序列
阅读提示:见2.3 Plasmids, lentivirus and transfection
自噬检测
EBSS饥饿时间;CQ浓度及处理时间;mRFP-GFP-LC3感染时间
阅读提示:见2.5 Detection of autophagy
WB
抗体稀释比例;裂解液成分;蛋白上样量;电泳条件
阅读提示:见2.6 WB analysis
IHC
抗体稀释比例;抗原修复方法;评分标准;cutoff值
阅读提示:见2.7 IHC staining
CCK-8
细胞接种密度;检测时间点(0,24,48,96小时);CCK-8稀释比例
阅读提示:见2.8 CCK-8 assay
EdU
细胞接种密度;EdU浓度;孵育时间
阅读提示:见2.9 EdU incorporation assay
细胞凋亡检测
试剂盒型号;Hoechst/PI浓度;孵育时间
阅读提示:见2.11 Cell apoptosis and necrosis staining
免疫共沉淀
抗体量;磁珠量;洗涤次数
阅读提示:见2.16 Co-IP
蛋白质稳定性
CHX浓度;处理时间点
阅读提示:见2.18 Protein stability assay and ubiquitin assay
泛素化检测
MG132浓度;处理时间;Flag-ub质粒用量
阅读提示:见2.18 Protein stability assay and ubiquitin assay
异种移植模型
小鼠品系、年龄、性别;注射细胞数;基质胶比例;给药方式及剂量;治疗时间
阅读提示:见2.20 Xenograft model