PRP4激酶结构域缺失消除人结直肠癌细胞的耐药性和上皮间质转化

PRP4 Kinase Domain Loss Nullifies Drug Resistance and Epithelial-Mesenchymal Transition in Human Colorectal Carcinoma Cells.

作者信息Muhammad Bilal Ahmed, Salman Ul Islam, Jong Kyung Sonn, Young Sup Lee
PMID32576716
期刊Mol Cells
发布时间2020-07-31
DOI10.14348/molcells.2020.2263

实验完整度

包含细胞凋亡、ROS检测、蛋白表达分析、体内异种移植模型、基因敲除构建等多个证据层级,并有功能验证。

主要模型

HCT116细胞系 BALB/c-n小鼠异种移植模型

重点核对

PRP4过表达逆转姜黄素诱导的ROS生成和细胞凋亡 PRP4激酶结构域缺失废除其诱导EMT和耐药的能力 PRP8过表达不影响姜黄素诱导的细胞凋亡和肿瘤生长 PRP4过表达促进体内肿瘤生长并抵抗姜黄素治疗

摘要

我们研究了前体mRNA加工因子4B(PRP4)激酶结构域在介导耐药性中的作用。用姜黄素处理HCT116细胞,通过流式细胞术和活性氧(ROS)的产生评估细胞凋亡。然后,用PRP4或前体mRNA加工剪接因子8(PRP8)转染细胞,并在体外和体内分析耐药性。此外,我们使用Gateway™技术删除了PRP4中的激酶结构域。姜黄素通过产生ROS和降低存活信号的激活来诱导细胞死亡,但PRP4过表达逆转了姜黄素诱导的氧化应激和细胞凋亡。PRP8未能逆转姜黄素诱导的HCT116结肠癌细胞系凋亡。在异种移植小鼠模型实验中,姜黄素有效减小了肿瘤大小,而PRP4赋予了对姜黄素的耐药性,这从肿瘤大小增加可以看出,而PRP8未能调节姜黄素的作用。PRP4过表达改变了细胞形态,重排了肌动蛋白细胞骨架,触发了上皮间质转化(EMT),并降低了HCT116细胞的侵袭性。在过表达PRP4的HCT116细胞中观察到E-钙黏蛋白(EMT的标志)的缺失。此外,我们观察到PRP4的EMT诱导潜力在其激酶结构域缺失后被中止。总的来说,我们的研究表明,PRP4激酶结构域通过诱导EMT促进对姜黄素的耐药性。进一步评估PRP4诱导的细胞死亡抑制以及PRP4激酶结构域与各种其他蛋白质的相互作用,可能有助于开发克服结肠癌患者耐药性的新方法。

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
PRP4激酶结构域在结直肠癌细胞对姜黄素耐药性中的作用及其机制是什么?
核心机制
PRP4激酶结构域通过诱导EMT促进对姜黄素的耐药性,涉及抑制ROS生成、激活生存信号、重排肌动蛋白细胞骨架和下调E-cadherin。
主要证据
HCT116细胞中PRP4过表达抑制姜黄素诱导的凋亡,降低ROS,改变细胞形态并诱导EMT;敲除激酶结构域后这些效应消失。体内异种移植实验显示PRP4过表达增强肿瘤生长并抵抗姜黄素。
研究意义
研究提示PRP4激酶结构域是克服结肠癌耐药性的潜在靶点,进一步研究可能开发新治疗策略。

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

细胞培养与姜黄素处理

建立模型以研究PRP4对姜黄素诱导凋亡的影响

培养HCT116细胞,用30 μM姜黄素处理24小时。

2

PRP4过表达与敲低

验证PRP4表达水平对姜黄素诱导凋亡和ROS的影响

用PRP4质粒或siRNA-PRP4转染HCT116细胞,然后检测细胞凋亡、ROS和蛋白表达。

3

PRP8过表达对照实验

确定不具有激酶结构域的PRP8是否也能抑制姜黄素诱导的凋亡

用PRP8质粒转染HCT116细胞,重复上述细胞凋亡和ROS检测。

4

激酶结构域缺失PRP4构建

构建缺失激酶结构域的PRP4突变体以研究其功能

使用Gateway™技术删除PRP4的激酶结构域(氨基酸687-1003),克隆到pCR8-GW-TOPO载体并测序验证。

5

体内异种移植肿瘤实验

验证PRP4和PRP8在体内对姜黄素耐药性的影响

将对照组和PRP4或PRP8转染的HCT116细胞皮下注射到BALB/c-n小鼠,一周后分为对照组和姜黄素处理组(50 mg/kg腹腔注射),每周测量肿瘤体积。

6

EMT标志物检测

验证PRP4及其激酶结构域缺失对EMT的影响

通过Western blot和免疫荧光检测E-cadherin、vimentin和Tiam1的表达,并用鬼笔环肽染色观察肌动蛋白细胞骨架。

7

细胞侵袭实验

评估PRP4和P4K-/-对细胞侵袭能力的影响

使用Boyden室系统分析HCT116细胞的侵袭能力,将侵入的细胞用吉姆萨染色并计数。

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
姜黄素Sigma-Aldrich--
碘化丙啶Sigma-Aldrich--
杜氏改良Eagle培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
青霉素/链霉素Gibco--
PRP4 cDNA克隆Sino BiologicalHG10835-ACG
PRP8克隆Origene--
Caspase-3抗体Santa Cruz Biotechnology--
裂解的Caspase-3抗体Santa Cruz Biotechnology--
PARP抗体Santa Cruz Biotechnology--
β-肌动蛋白抗体Santa Cruz Biotechnology--
Raf抗体Santa Cruz Biotechnology--
磷酸化Raf抗体Santa Cruz Biotechnology--
Erk抗体Santa Cruz Biotechnology--
磷酸化Erk抗体Santa Cruz Biotechnology--
NF-κB抗体Santa Cruz Biotechnology--
IκB-α抗体Santa Cruz Biotechnology--
p53抗体Santa Cruz Biotechnology--
c-Myc抗体Santa Cruz Biotechnology--
Bcl-xL抗体Santa Cruz Biotechnology--
Bradford蛋白检测试剂盒Bio-Rad--
SDS-PAGE试剂Bio-Rad--
二氯荧光素二乙酸酯Molecular Probes--
ECL Prime检测试剂Amersham--
硝酸纤维素膜Amersham--
含DAPI的Vectashield封片剂Vector Laboratories--
Annexin V-FITC凋亡检测试剂盒Abcamab14085
Lipofectamine LTX与Plus试剂Invitrogen15338100
SuperScript III逆转录酶Invitrogen18080093
Lipofectamine RNAiMAX转染试剂Invitrogen--
pCR8-GW-TOPO TA克隆试剂盒Invitrogen--
Gateway pDEST17载体Invitrogen--
Xfect转染试剂Takara Bio USA--
HCT116细胞系American Type Culture CollectionCCL-225
FACSARIA III流式细胞仪BD Biosciences--
DM/R-TCS共聚焦显微镜Leica--
Leitz DM REB显微镜Leitz--
Zeiss Axio Observer A1显微镜Carl Zeiss--
Clarity ECL Western印迹底物Bio-Rad--

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:HCT116;培养基:DMEM + 10% FBS + 1%青霉素/链霉素;培养条件:37°C,5% CO2
阅读提示:见Materials and Methods中的Cell culture and treatment
姜黄素处理
姜黄素浓度:30 μM;处理时间:24小时
阅读提示:见Materials and Methods中的Cell culture and treatment
细胞凋亡检测
Annexin V/PI染色;流式细胞术分析
阅读提示:见Materials and Methods中的Flow cytometry
ROS检测
DCFHDA探针孵育时间:20分钟;激发/发射波长:480/520 nm
阅读提示:见Materials and Methods中的Detection of reactive oxygen species generation
Western blot
蛋白上样量:20-40 μg;一抗稀释比例未明确;二抗稀释比例未明确
阅读提示:见Materials and Methods中的Western blotting
体内异种移植模型
动物品系:BALB/c-n小鼠(雄性,6周龄);每只小鼠注射细胞数未明确;姜黄素剂量:50 mg/kg腹腔注射;肿瘤体积测量公式
阅读提示:见Materials and Methods中的In vivo xenograft tumors
PRP4激酶结构域缺失构建
Gateway克隆方法;缺失氨基酸687-1003;序列验证
阅读提示:见Materials and Methods中的Cloning and construction of the kinase-domain-/- PRP4 plasmid
细胞侵袭实验
Boyden室系统;基质胶类型未明确;孵育时间未明确
阅读提示:见Materials and Methods中的Boyden chamber cell invasion assay
统计分析
每组样本数;重复次数;统计方法:one-way ANCOVA with Bonferroni post hoc test
阅读提示:见Materials and Methods中的Statistical analysis