卡波西肉瘤相关疱疹病毒microRNA突变体调节人内皮细胞癌症标志性表型差异

Kaposi's Sarcoma-associated Herpesvirus microRNA mutants modulate cancer hallmark phenotypic differences in human endothelial cells.

作者信息Lauren A Gay, Daniel Stribling, Peter C Turner, Rolf Renne
PMID33568509
期刊J Virol
发布时间2021-04-26
DOI10.1128/JVI.02022-20

实验完整度

高

包含体外细胞模型(TIVE)的功能表型检测(增殖、迁移、管形成、代谢)和机制验证(qRT-PCR、Western blot、凋亡检测),结合已发表靶标组和qCLASH数据。

主要模型

端粒酶永生化静脉内皮(TIVE)细胞 TIVE-LTC转化细胞系

重点核对

KSHV miRNA敲除突变体(每个缺失单一miRNA或全部miRNA) 感染复数或基因组拷贝数(约1000基因组拷贝/细胞,ΔmiR-K12-9为2000) 细胞培养条件:Medium 199培养基,20% FBS,60 μg/ml ECGF,100 μg/ml潮霉素 表型检测:增殖(MTS)、迁移(划痕)、管形成(Matrigel)、代谢(Seahorse XF96) 细胞分组:WT、各突变体、未感染对照

摘要

卡波西肉瘤(KS)是由卡波西肉瘤相关疱疹病毒(KSHV)感染的内皮细胞转化所致。KSHV microRNA(miRNA)在内皮细胞肿瘤发生过程中的作用尚未完全阐明。为了更清楚地了解单个miRNA对肿瘤发生相关细胞表型的贡献,我们使用了KSHV miRNA敲除突变体,每个突变体缺失12个miRNA基因之一,另有一个突变体缺失所有miRNA。由于KSHV感染会引起内皮细胞多种表型变化,我们检测了这些突变体在感染端粒酶永生化静脉内皮(TIVE)细胞后引起此类变化的能力。评估了野生型、突变型和未感染细胞的增殖、迁移、管形成和糖酵解变化。我们发现不同病毒在这些方面存在广泛差异。在增殖率方面,ΔmiR-K12-3、ΔmiR-K12-8和ΔmiR-K12-11显著受损。感染ΔmiR-K12-11的细胞迁移能力降低。在管形成方面,ΔmiR-K12-5、-6和-7病毒存在缺陷。同时,感染ΔmiR-K12-10病毒的细胞表现出糖酵解失调。将这些观察结果与先前发表的核糖体学数据中的KSHV miRNA靶标组列表相结合,我们能够功能验证特定通路中的多个新miRNA靶标。作为概念验证,miR-K12-3被证明靶向组织蛋白酶D,这是一种强效的凋亡促进因子。综上所述,结果表明KSHV miRNAs在诱导转化细胞特征性表型变化中发挥不同作用。

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
KSHV miRNAs在内皮细胞致癌过程中的个体贡献是什么?
核心机制
不同KSHV miRNA通过靶向特定宿主基因(如miR-K12-3靶向CTSD抑制凋亡,miR-K12-11靶向TGFβ通路促进增殖)协同诱导肿瘤相关表型。
主要证据
利用BAC16背景的miRNA敲除病毒库感染TIVE细胞,通过增殖、迁移、管形成和代谢测定发现各突变体表型差异;结合qCLASH和已发表靶标组,验证miR-K12-3靶向CTSD,并通过qRT-PCR、Western blot和annexin V测定确认。
研究意义
明确了KSHV miRNAs在诱导内皮细胞癌症相关表型中的不同作用,为理解病毒致癌机制和潜在治疗靶点提供基础。

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

构建KSHV miRNA敲除突变体感染的TIVE细胞系

建立携带单一miRNA缺失或全部miRNA缺失的潜伏感染细胞模型,以研究各miRNA功能。

利用BAC16背景的13种突变病毒(ΔmiR-K12-1至-12及Δall)感染TIVE细胞,经潮霉素筛选获得稳定细胞系,并通过qPCR和RNA-seq验证拷贝数和基因表达。

2

检测细胞增殖能力

评估不同miRNA缺失对细胞增殖的影响。

使用MTS比色法测定细胞增殖率,比较各突变体与WT的差异。

3

评估细胞迁移能力

评估不同miRNA缺失对细胞迁移(伤口愈合)的影响。

进行划痕实验,测量0小时和12小时划痕面积变化,使用TScratch软件分析。

4

测定管形成能力(血管生成替代指标)

评估不同miRNA缺失对血管生成能力的影响。

将细胞接种于Matrigel上,6和12小时后计数三根以上小管形成的连接点数量。

5

分析细胞代谢(糖酵解和线粒体呼吸)

评估不同miRNA缺失对Warburg效应(糖酵解和氧化磷酸化)的影响。

使用Agilent Seahorse XF96同时测量OCR和ECAR,并在特定时间点添加oxamate和rotenone抑制代谢通路。

6

验证miR-K12-3靶向CTSD并抑制凋亡

证明miR-K12-3通过靶向CTSD抑制细胞凋亡,作为机制验证。

利用qCLASH数据筛选靶标,通过qRT-PCR验证mRNA水平,Western blot检测蛋白水平,annexin V染色评估凋亡。

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
Medium 199培养基Corning10-060-CV
内皮细胞生长因子Millipore SigmaE2759-5X15MG
潮霉素Corning30-240-CR
DMEM培养基----
CellTiter 96非放射性细胞增殖试剂盒PromegaG5421
BD Matrigel基质胶BD356234
Agilent Seahorse XF96分析仪Agilent--
葡萄糖Acros Organics41095-5000
L-谷氨酰胺Gibco25030
酚红Acros OrganicsAC611785000
乙醛酸----
鱼藤酮----
GFP认证凋亡/坏死检测试剂盒EnzoENZ-51002-25
Alexa Fluor 647偶联的Annexin VThermofisherA23204
抗CTSD兔单克隆抗体Sino Biological12517-R010
IRDye 800CW山羊抗兔IgGLi-Cor12517-R010
Li-Cor成像仪Li-Cor--
RNA-Bee试剂Bio-ConnectCS-501B
Superscript IV逆转录酶Invitrogen18090010
FastStart Essential DNA Green Master MixRoche06402712001
Roche LightCycler 96Roche--
DNAzol试剂Invitrogen10503027
NEBNext rRNA去除试剂盒NEBE6350
NEBNext Ultra II定向RNA文库制备试剂盒NEBE7765
NEBNext多重寡核苷酸(Illumina)NEBE6440
Illumina NovaSeq 6000Illumina--
聚凝胺----

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
细胞培养和病毒感染
TIVE细胞培养条件(Medium 199、20% FBS、60 μg/ml ECGF、1% P/S);感染剂量(约1000基因组拷贝/细胞,ΔmiR-K12-9为2000);筛选浓度(50 μg/ml起始,后100 μg/ml维持)
阅读提示:Materials and Methods: Establishment of mutant-infected TIVE cell lines
细胞增殖实验
细胞密度(5000细胞/孔);培养时间(72小时);MTS试剂盒品牌和货号
阅读提示:Materials and Methods: Cell proliferation assay
细胞迁移实验
细胞密度(5×10^4细胞/孔,ΔmiR-K12-9为1×10^5);划痕时间点(0和12小时);TScratch软件版本
阅读提示:Materials and Methods: Wound-healing assay
管形成实验
Matrigel浓度(4 mg/ml)、体积(100 μl);细胞密度(5×10^4细胞/孔);拍照时间(6和12小时);计数方法(三根以上小管连接点)
阅读提示:Materials and Methods: Tubule formation assay
细胞代谢实验
细胞密度(2.5×10^4细胞/孔);培养基成分(无缓冲DMEM,10 mM葡萄糖,1 mM丙酮酸,2 mM L-谷氨酰胺,15 mg/l酚红,pH 7.4);药物浓度(oxamate 1 μM,rotenone 100 mM)及添加时间点
阅读提示:Materials and Methods: Cell metabolism assay
凋亡检测
检测试剂盒(GFP-Certified Apoptosis/Necrosis Detection Kit)及替换试剂(Alexa Fluor 647 annexin V);计数方法(ImageJ软件,Cy5阳性/GFP阳性比例)
阅读提示:Materials and Methods: Apoptosis assay
qRT-PCR
RNA提取试剂(RNA-Bee);逆转录酶和引物(oligo(dT));qPCR master mix和仪器;引物序列(表2)
阅读提示:Materials and Methods: qRT-PCR