WDR5通过依赖和不依赖Myc的途径增加HIF-1α积累促进胆管癌的EMT和转移

WDR5 facilitates EMT and metastasis of CCA by increasing HIF-1α accumulation in Myc-dependent and independent pathways

作者信息Tianli Chen, Kangshuai Li, Zengli Liu, Jialiang Liu, Yue Wang, Rongqi Sun, Zhipeng Li, Bo Qiu, Xiaoming Zhang, Guangli Ren, Yunfei Xu, Zongli Zhang
PMID33601056
期刊Mol Ther
发布时间2021-06
DOI10.1016/j.ymthe.2021.02.017

实验完整度

包含临床组织样本分析、体外细胞功能实验、体内动物转移模型以及机制验证(ChIP、CUT&Tag等)等多个独立证据层级。

主要模型

iCCA细胞系RBE pCCA细胞系QBC939 BALB/c裸鼠尾静脉转移模型 CCA临床组织样本队列

重点核对

WDR5与c-Myc共表达对CCA预后的影响(IHC评分) WDR5对CCA细胞迁移和侵袭的影响(transwell和伤口愈合实验) WDR5对EMT标志物表达的影响(Western blot) WDR5与c-Myc的MBIIIb基序相互作用(coIP) WDR5对HIF-1α表达和稳定性的调控(qPCR、Western blot、CHX实验)

摘要

胆管癌(CCA)是一种高度侵袭性的恶性肿瘤,预后极差。c-Myc在CCA中的致癌作用和预后价值尚未得到充分阐明。WD重复结构域5(WDR5)是直接与c-Myc相互作用的关键调控因子,调节c-Myc在染色体位点的招募,但WDR5与c-Myc在CCA中的相互作用尚未被揭示。在本研究中,我们检测了所有CCA类型(包括肝内胆管癌(iCCA)、肝门部胆管癌(pCCA)和远端胆管癌(dCCA))中WDR5和c-Myc的表达,并评估了它们的预后意义。结果,我们证明WDR5与CCA的不良预后显著相关,且WDR5与c-Myc的共表达是更敏感的预后因素。通过体外和体内实验及生物信息学分析,我们表明WDR5与c-Myc的Myc box IIIb(MBIIIb)基序相互作用,促进Myc诱导的HIF1A转录,从而促进CCA的上皮间质转化(EMT)、侵袭和转移。此外,WDR5通过与组蛋白去乙酰化酶2(HDAC2)结合,增加脯氨酰羟化酶结构域蛋白2(PHD2)启动子的组蛋白3赖氨酸4乙酰化(H3K4ac)去乙酰化,从而增强缺氧诱导因子1亚基α(HIF-1α)的积累,导致染色质开放性和PHD2表达的减弱,最终导致HIF-1α的稳定和积累。总之,WDR5通过依赖Myc的途径促进HIF-1α转录,以及不依赖Myc的途径稳定HIF-1α,从而增加HIF-1α积累,促进CCA的EMT和转移。

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
WDR5如何促进胆管癌(CCA)的上皮间质转化(EMT)和转移,以及其分子机制是什么?
核心机制
WDR5通过两种途径增加HIF-1α积累:依赖Myc的途径(WDR5与c-Myc的MBIIIb基序结合,促进c-Myc介导的HIF1A转录)和不依赖Myc的途径(WDR5与HDAC2结合,增强PHD2启动子区域H3K4ac去乙酰化,抑制PHD2转录,减少HIF-1α羟基化和降解)。
主要证据
临床样本显示WDR5与c-Myc共表达提示更差预后;体外实验表明WDR5敲低或过表达影响CCA细胞迁移、侵袭和EMT标志物;体内实验证实WDR5促进转移;机制上,coIP证明WDR5与c-Myc和HDAC2相互作用,ChIP和CUT&Tag显示WDR5调控HIF1A和PHD2启动子区域的组蛋白修饰。
研究意义
该研究揭示了WDR5作为胆管癌预后生物标志物的潜力,并提出了WDR5-Myc相互作用和HIF-1α积累作为潜在的治疗靶点。

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

临床样本预后分析

评估c-Myc和WDR5在CCA中的表达及其与预后的关系。

通过IHC检测iCCA、pCCA和dCCA组织芯片中c-Myc和WDR5的表达,并进行Kaplan-Meier生存分析。

2

体外细胞功能验证

验证WDR5对CCA细胞增殖、迁移、侵袭和EMT的影响。

在RBE和QBC939细胞中过表达或敲低WDR5,进行CCK-8、伤口愈合、transwell和Western blot实验检测EMT标志物。

3

体内转移模型验证

在体内验证WDR5对CCA转移的影响。

将稳定敲低WDR5的QBC939细胞通过尾静脉注射到BALB/c裸鼠中,观察肝肺转移灶数目。

4

机制探究:WDR5与c-Myc的相互作用

验证WDR5与c-Myc的MBIIIb基序相互作用及其在转移中的作用。

通过coIP检测Myc-WT和Myc-WBM与WDR5的结合,并比较Myc-WT和Myc-WBM对细胞侵袭和EMT的影响。

5

下游效应分子筛选

筛选WDR5和c-Myc共同调控的下游基因。

利用已发表的ChIP-seq和RNA-seq数据,结合WDR5敲低的RNA-seq,筛选候选基因,并通过qPCR和Western blot验证。

6

HIF-1α功能验证

验证HIF-1α在WDR5诱导的CCA转移和EMT中的作用。

使用HIF-1α抑制剂LW6和PX-478处理QBC939细胞,检测侵袭和EMT标志物;并在体内模型中观察抑制效果。

7

不依赖Myc的机制探究

阐明WDR5不依赖Myc稳定HIF-1α的机制。

在Myc功能抑制(shMyc+10058-F4)的条件下,检测WDR5对HIF-1α蛋白半衰期、泛素化、羟基化以及PHD2表达的影响,并通过ChIP和CUT&Tag分析组蛋白修饰。

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Thermo Fisher Scientific--
DMEM培养基Thermo Fisher Scientific--
胎牛血清Thermo Fisher Scientific--
LW6MedChemExpress--
PX-478MedChemExpress--
10058-F4MedChemExpress--
MG132MedChemExpress--
Santacruzamate A (SCA)MedChemExpress--
WDR5抗体Abcamab178410
c-Myc抗体Santa Cruz Biotechnologysc-40
E-钙黏蛋白抗体Cell Signaling Technology#3195
N-钙黏蛋白抗体Cell Signaling Technology#13116
波形蛋白抗体Cell Signaling Technology#5741
Twist1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-81417
HIF-1α抗体Abcamab2185
羟基化HIF-1α (Pro564)抗体Cell Signaling Technology#3434
PHD1抗体Abcamab108980
PHD2抗体Santa Cruz Biotechnologysc271835
PHD3抗体Proteintech18325-1-AP
VHL抗体GeneTexGTX101087
HDAC1抗体Cell Signaling Technology#5356
HDAC2抗体Cell Signaling Technology#5113
HDAC3抗体Abcamab7030
β-肌动蛋白抗体Cell Signaling Technology#4970
WDR5抗体R&D SystemsAF5810
c-Myc抗体Abcamab32072
HIF-1α抗体Abcamab2185
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific--
逆转录试剂盒Toyobo--
SYBR Green预混液Roche--
LightCycler 480实时荧光定量PCR仪Roche--
CCK-8试剂Dojindo--
Transwell小室Corning Life Sciences--
Matrigel基质胶Corning Life Sciences--
结晶紫Beyotime--
RIPA裂解液Beyotime--
PMSFBeyotime--
磷酸酶抑制剂Solarbio--
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime--
PVDF膜Millipore--
NP-40裂解液Beyotime--
Protein A/G琼脂糖珠Santa Cruz Biotechnology--
酶法ChIP试剂盒Cell Signaling Technology#9003
H3K4Ac抗体Active Motif#39381
小鼠IgGSanta Cruz Biotechnologysc-2025
兔IgGCell Signaling Technology#2729
CUT&Tag-IT试剂盒VazymeTD901
二抗VazymeAb206
TruePrep 索引试剂盒 v2VazymeTD202
VAHTS DNA纯化磁珠Vazyme--
Illumina HiSeq 4000测序仪Illumina--
NovaSeq测序仪Illumina--

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
临床样本分析
组织样本来源、IHC评分标准、生存分析分组
阅读提示:Materials and methods: Patients and ethics, IHC; Figure 1D/I/J legends
体外细胞实验
细胞系来源及培养条件、WDR5过表达/敲低质粒、transwell实验的细胞数和时间、EMT标志物检测
阅读提示:Materials and methods: Cells and agents, Transwell assays, Western blotting; Figure 2F/H legends
体内转移模型
小鼠品系(BALB/c裸鼠)、细胞注射数量、注射途径(尾静脉)、观察时间、转移灶计数方法
阅读提示:Materials and methods: In vivo experiments; Figure 2I-L legends
WDR5-c-Myc相互作用
Myc-WT和Myc-WBM质粒构建、CoIP条件、侵袭实验条件
阅读提示:Materials and methods: Plasmid construction, CoIP; Figure 3B/C legends
HIF-1α功能验证
HIF-1α抑制剂(LW6和PX-478)浓度及处理时间、体内给药剂量及途径
阅读提示:Materials and methods: Cells and agents, In vivo experiments; Figure 5B/F/H legends
机制研究
shMyc和10058-F4处理浓度及时间、CHX浓度及时间、MG132浓度、ChIP和CUT&Tag实验条件
阅读提示:Materials and methods: mRNA half-life determination, Protein half-life determination, Chromatin accessibility, CUT&Tag assay; Figure 6 and 7 legends