先兆子痫中PUM1表达上调通过负调控lncRNA HOTAIR的表达损害滋养层细胞侵袭

Upregulation of PUM1 Expression in Preeclampsia Impairs Trophoblast Invasion by Negatively Regulating the Expression of the lncRNA HOTAIR

作者信息Yan Zhang, Xiao-Ying He, Shi Qin, Hui-Qin Mo, Xiao Li, Fan Wu, Jing Zhang, Xing Li, Lin Mao, Ya-Qing Peng, Yu-Na Guo, Yi Lin, Fu-Ju Tian
PMID31862314
期刊Mol Ther
发布时间2020-02-05
DOI10.1016/j.ymthe.2019.11.025

实验完整度

高

包含患者样本检测、细胞功能实验、外植体模型、转录组测序、RIP、RNA pull-down、荧光素酶报告基因及RNA稳定性实验等多个独立证据层级,并进行功能验证和机制验证。

主要模型

HTR-8/SVneo滋养层细胞系 原代滋养层细胞(第三孕期及早期妊娠) 绒毛外植体培养模型 子痫前期患者胎盘绒毛组织

重点核对

PUM1在PE患者绒毛组织中的表达上调(qRT-PCR、Western blot、免疫组化) PUM1过表达或敲低对HTR-8细胞增殖、迁移和侵袭的影响(CCK-8、划痕实验、Matrigel侵袭实验) PUM1敲低或过表达对绒毛外植体滋养层细胞向外生长的影响 PUM1与HOTAIR的特异性结合(RIP、RNA pull-down)及HOTAIR稳定性(actinomycin D实验) PUM1/HOTAIR/AKT通路在滋养层侵袭中的功能验证(Western blot、侵袭实验、患者样本相关性分析)

摘要

Pumilio(PUM)蛋白是一个高度保守的RNA结合蛋白家族的成员,在许多生物体中转录后调控基因表达。然而,它们在胎盘中的作用尚不清楚。在本研究中,我们报告了PUM同源物1(PUM1)基因在子痫前期(PE)中的必要性。免疫荧光和免疫组织化学数据显示,与健康对照(HCs)相比,PE女性的人胎盘绒毛中PUM1高表达。此外,PUM1过表达抑制了滋养层细胞的侵袭和增殖,而敲低则增强了这些过程。有趣的是,在绒毛外植体培养模型中,PUM1敲低促进了滋养层细胞侵袭,而PUM1过表达则抑制了这些效应。此外,lncRNA转录组测序结合RNA免疫沉淀(RIP)揭示PUM1通过下调lncRNA HOTAIR的表达来抑制PE中的滋养层细胞侵袭。而且,PUM1通过转录后机制调控HOTAIR表达。利用RNA-蛋白质pull-down和mRNA稳定性实验,我们确定PUM1是一个特异性结合伙伴,它降低了HOTAIR的半衰期并降低了HOTAIR表达的稳态水平,提示了一种新的转录后调控机制。总之,这些发现确定了一种新的RNA调控机制,揭示了在PE发病机制中调控滋养层细胞侵袭的PUM1/HOTAIR新通路。

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
PUM1在子痫前期发病中对滋养层细胞侵袭的调控作用及其分子机制是什么?
核心机制
PUM1通过直接结合lncRNA HOTAIR并降低其稳定性,下调HOTAIR表达,进而抑制AKT磷酸化,从而抑制滋养层细胞侵袭。
主要证据
患者样本中PUM1高表达而HOTAIR低表达;细胞实验表明PUM1过表达抑制滋养层细胞增殖、迁移和侵袭,敲低则促进;外植体模型证实PUM1抑制EVT侵袭;RNA pull-down和RIP证明PUM1与HOTAIR直接结合;RNA稳定性实验显示PUM1降低HOTAIR半衰期;HOTAIR过表达可逆转PUM1对侵袭和AKT磷酸化的抑制作用。
研究意义
揭示PUM1/HOTAIR轴作为PE的潜在治疗靶点,为理解PE发病机制提供新视角。

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

患者样本中PUM1表达分析

比较PE患者与健康对照绒毛组织中PUM1的表达水平

收集足月妊娠绒毛组织,通过qRT-PCR、Western blot、免疫组化和免疫荧光检测PUM1表达水平并定位。

2

HTR-8细胞PUM1功能实验

验证PUM1对滋养层细胞增殖、迁移和侵袭的影响

在HTR-8/SVneo细胞中过表达或敲低PUM1,通过CCK-8、划痕实验、Matrigel侵袭实验检测细胞功能。

3

绒毛外植体培养模型验证PUM1对EVT侵袭的影响

在离体水平验证PUM1对滋养层细胞侵袭的调控作用

分离早期妊娠(6-10周)胎盘绒毛,在Matrigel上培养,分别用siPUM1或lenti-PUM1处理,测量24h和72h的向外生长距离。

4

转录组测序及RIP分析PUM1下游靶标

鉴定受PUM1调控的lncRNAs和mRNAs,并验证PUM1与目的RNA的直接结合

HTR-8细胞转染siPUM1后进行lncRNA测序,鉴定差异表达lncRNA;用RIP检测PUM1与候选lncRNA的结合,并用qRT-PCR验证。

5

PUM1结合位点鉴定及调控机制验证

确认PUM1与HOTAIR的结合位点及转录后调控机制

根据PUM1共识序列预测HOTAIR上结合位点,构建野生型或突变体荧光素酶报告载体,进行RIP和RNA pull-down实验,并用actinomycin D追踪实验检测RNA稳定性。

6

PUM1/HOTAIR/AKT通路功能验证

验证PUM1通过HOTAIR调控AKT磷酸化和滋养层细胞侵袭的机制链路

在HTR-8细胞和原代滋养层细胞中,分别过表达或敲低PUM1和/或HOTAIR,检测AKT磷酸化水平和细胞侵袭能力;并在患者样本中分析PUM1和HOTAIR表达的相关性。

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
磷酸盐缓冲液Invitrogen--
DMEM/F12培养基Invitrogen--
胎牛血清GE Healthcare Life Sciences--
抗生素-抗真菌溶液Gibco--
青霉素/链霉素Gibco--
胰蛋白酶Sigma-Aldrich--
脱氧核糖核酸酶ISigma-Aldrich--
Percoll分离液GE Healthcare Life Sciences--
EasySep PE分选试剂盒StemCell Technologies--
PE偶联的抗CD49f抗体Miltenyi Biotec--
PE偶联的抗HLA-G抗体----
TruSeq链特异性总RNA文库制备试剂盒(含Ribo-Zero Gold)Illumina--
EZMagna RIP试剂盒Millipore--
抗PUM1抗体(货号03-242)Millipore03-242
兔IgG抗体Millipore--
PrimeScript RT试剂盒Takara--
Dynabeads MyOne链霉亲和素T1磁珠Invitrogen--
生物素-16-UTP----
标记链霉亲和素-生物素+辣根过氧化物酶(HRP)试剂盒----
DAPI----
SPSS 22.0IBM--
ImagePro-plus 6.0----
Leica共聚焦SP8软件Leica--

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
患者样本
子痫前期诊断标准(血压≥140/90 mmHg,蛋白尿>0.3 g/24h),排除标准,样本量(PE n=54,HC n=41),胎龄(足月或早发型/晚发型)
阅读提示:Materials and Methods:Patient Characteristics;Table S3
滋养层细胞分离
第三孕期胎盘组织约60g,消化酶浓度(0.125%胰蛋白酶,0.1 mg/mL DNase I),消化时间(37°C每次20分钟,共三次),Percoll梯度(5%-65%),收集45%-35%层,细胞密度(4.5×10^5 cells/mL)
阅读提示:Materials and Methods:Third-Trimester Placenta Trophoblast Isolation
细胞培养
HTR-8/SVneo细胞来源(Dr. P.K. Lala馈赠),培养基(DMEM/F12 + 10% FBS + 青霉素/链霉素),培养条件(37°C,5% CO2)
阅读提示:Materials and Methods:Cell Culture
功能实验
siRNA序列(siPUM1 #1, #2, #3),转染试剂(未明确说明),转染时间(48小时),CCK-8检测时间点,划痕实验初始密度,Matrigel侵袭实验的基质胶浓度和细胞数
阅读提示:Materials and Methods:Cell Culture;Results中相应图例
外植体培养
绒毛来源(6-10周妊娠),培养板包被(Matrigel),siRNA或慢病毒处理浓度,迁移距离测量时间点(24h和72h),统计方法
阅读提示:Materials and Methods:First Trimester CT and EVT isolation;Results:PUM1 Attenuates the Invasion and Migration Ability of EVTs in an Extravillous Explant Culture Model
lncRNA测序
RNA提取方法,文库制备试剂盒(TruSeq stranded total RNA library prep kit),测序平台(Illumina HiSeq 4000),read长度(150-bp paired-end),差异表达分析软件(Cuffdiff)
阅读提示:Materials and Methods:lncRNA Transcriptome Library Preparation, Sequencing and Data Analysis
RIP实验
RIP试剂盒(EZMagna RIP kit),抗体(anti-PUM1 cat# 03-242,Millipore),磁珠孵育条件(4°C旋转过夜),RNA提取和RT-qPCR分析
阅读提示:Materials and Methods:RNA Immunoprecipitation
RNA pull-down
细胞裂解液体积,生物素化HOTAIR RNA量(1 μg),磁珠(Dynabeads MyOne Streptavidin T1),结合和洗涤条件
阅读提示:Materials and Methods:RNA Protein Pull-Down
RNA稳定性实验
放线菌素D浓度(5 μg/mL),处理时间点,RNA提取及qRT-PCR分析,GAPDH归一化
阅读提示:Materials and Methods:Statistical Analysis;Results:PUM1 Regulates HOTAIR Expression and Stability in Trophoblasts
统计
统计检验方法(独立样本t检验、单因素方差分析+Tukey、Spearman相关),数据表示方式(均值±SD),显著性水平(p<0.05)
阅读提示:Materials and Methods:Statistical Analysis