JUN活化调控染色质可及性以驱动TNFα诱导的胶质母细胞瘤间质转化

JUN activation modulates chromatin accessibility to drive TNFα-induced mesenchymal transition in glioblastoma.

作者信息Xuejiao Lv, Qian Li, Hang Liu, Meihan Gong, Yingying Zhao, Jinyang Hu, Fan Wu, Xudong Wu
PMID35851726
发布时间2022-08
DOI10.1111/jcmm.17490

实验完整度

包含体外细胞模型、ATAC-seq、RNA-seq、motif分析、功能实验(Transwell)及临床标本IHC等多个独立证据层级,并包含JNKi干预的功能验证和机制验证。

主要模型

患者来源胶质母细胞瘤干细胞系TPC2-4 人胶质母细胞瘤细胞系U87 小鼠间质亚型胶质母细胞瘤细胞系3399 包含40例WHO IV级胶质母细胞瘤的组织微阵列

重点核对

TNFα处理浓度和时间(10 ng/ml,24小时) JNK抑制剂JNK-IN-8的使用浓度(1 μM)和处理时间(24小时) 细胞系TPC2-4的来源和培养条件 ATAC-seq和RNA-seq的数据处理参数(hg19基因组、TopHat、Cufflinks等) IHC评分方法和抗体信息(anti-c-Jun、anti-c-Jun phospho S63等)

摘要

染色质动态以及遗传进化是肿瘤细胞适应环境信号的基础。在胶质母细胞瘤(成人最常见的恶性脑肿瘤之一)中已鉴定出三种肿瘤细胞亚型。在肿瘤进展或治疗压力下,非间质亚型可能进展为间质亚型,导致不良预后。然而,这种转变的分子机制仍不清楚。在此,利用TNFα诱导的细胞模型,我们描绘了间质转化过程中的染色质可及性动态。此外,我们鉴定出JUN家族是获得性染色质可及性的关键驱动转录因子之一。相应地,抑制JUN磷酸化及其转录活性可成功阻止TNFα诱导的染色质重塑和间质转化。与基于实验模型的这些发现一致,JUN活性与临床胶质母细胞瘤标本中的间质特征呈正相关。总之,本研究揭示了胶质母细胞瘤进展中失调的转录调控网络,并有望为抗胶质母细胞瘤治疗提供理论基础。

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
TNFα诱导的胶质母细胞瘤间质转化(MT)过程中,染色质可及性动态如何变化,以及驱动这一过程的关键转录因子是什么?
核心机制
TNFα通过激活JNK介导的JUN磷酸化,增强JUN转录活性,进而增加间质相关基因启动子区域的染色质可及性,促进间质转化。
主要证据
ATAC-seq显示TNFα处理导致3673个染色质区域可及性增加,motif分析富集JUN结合基序;JNK-IN-8抑制JUN磷酸化可逆转染色质开放和基因表达;Transwell实验显示JNKi减弱侵袭;临床标本IHC显示p-JUN与间质标志物CD44正相关。
研究意义
本研究揭示了JUN在胶质母细胞瘤间质转化中的关键作用,为靶向JUN通路或AP-1转录因子网络提供抗胶质母细胞瘤治疗的理论依据。

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

建立TNFα诱导的MT细胞模型

验证TNFα能否在体外诱导胶质母细胞瘤干细胞从非间质亚型向间质亚型转化。

使用患者来源的GSC系TPC2-4,经不同浓度(0、5、10、20、50 ng/ml)和不同时间(12、24、36、48小时)的TNFα处理,通过RT-qPCR检测标记基因(TNFAIP3、NFKB1A、CD44、CDH1)表达,确定最佳处理条件(10 ng/ml,24小时)。随后通过RNA-seq验证间质基因表达上调、经典亚型基因下调,Transwell实验验证迁移能力增强。

2

通过ATAC-seq分析TNFα诱导的染色质重塑

揭示TNFα处理对胶质母细胞瘤干细胞全基因组染色质可及性的影响。

对对照和TNFα处理的TPC2-4细胞进行ATAC-seq,比较两组间染色质可及性差异,鉴定获得可及性区域(fold change > 2),并进行GO和KEGG富集分析,同时评估相关基因表达变化。

3

鉴定驱动染色质可及性获得的转录因子

寻找在TNFα诱导的可及性获得区域中富集的转录因子结合基序。

对TNFα诱导的可及性获得区域进行de novo motif分析,发现JUN家族结合基序显著富集。

4

验证JUN活化对染色质可及性和基因表达的必要性

通过抑制JUN磷酸化,检验JUN活化是否对于TNFα诱导的染色质开放和基因表达上调是必要的。

在TNFα处理的同时联合JNK抑制剂JNK-IN-8处理TPC2-4细胞,通过ATAC-seq和RNA-seq检测染色质可及性和基因表达变化,并验证代表性基因ITGB3和SAMD4A的变化。

5

评估抑制JUN活性对MT过程的影响

确定抑制JUN激活是否能逆转TNFα诱导的间质转化表型。

通过RNA-seq分析JNKi处理后间质基因特征表达变化,RT-qPCR验证关键基因,Transwell实验检测迁移能力变化。

6

临床标本中验证JUN活性与MES特征的相关性

验证基于实验模型的发现是否在临床胶质母细胞瘤标本中具有相关性。

对40例WHO IV级胶质母细胞瘤组织微阵列进行IHC染色,检测c-JUN、p-JUN、CD44、OLIG2表达,并进行相关性分析。

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/Ham's F12培养基Gibco12400024
B27补充剂Gibco17504044
L-谷氨酰胺200 mMGibco25030081
人碱性成纤维细胞生长因子Sino Biological10014-HNAE
人表皮生长因子Sino Biological10605-HNAE
肿瘤坏死因子αSino Biological10602-HNAE
JNK抑制剂JNK-IN-8MCEHY-13319
二甲基亚砜SigmaD8418
抗c-Jun (60A8)兔单克隆抗体CST9165S
抗c-Jun磷酸化S63抗体[Y172]Abcamab32385
抗CD44多克隆抗体Proteintech15675-1-AP
抗OLIG2抗体[EPR2673]Abcamab109186
Vectra Polaris自动定量病理成像系统PerkinElmer--
24孔Transwell小室,孔径8 μmCorning Costar--
脱氧核糖核酸酶ISigma10104159-001
RevertAid逆转录酶Thermo ScientificEP0442
Ribolock RNA酶抑制剂Thermo ScientificEO0382
2× ChamQ通用SYBR qPCR预混液VazymeQ711-03
LightCycler480 II实时荧光定量PCR仪Roche--
Trizol试剂life15596018
Illumina PE150测序平台Illumina--
TruePrep DNA文库制备试剂盒V2VazymeTD501-01
IGEPAL CA-630----

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TPC2-4来源、培养基成分(DMEM/F12、B27、bFGF、EGF等)及培养条件(37°C、5% CO2)
阅读提示:Materials and Methods - Cell culture and compounds
TNFα处理
TNFα浓度(10 ng/ml)、处理时间(24小时)
阅读提示:Results - 3.1及Figure S1
JNK抑制
JNK-IN-8浓度(1 μM)、处理时间(24小时)
阅读提示:Materials and Methods - Cell culture and compounds及Figure 3
ATAC-seq
细胞数量(5×10^4)、裂解缓冲液成分、转座反应及测序平台(Illumina PE150)
阅读提示:Materials and Methods - ATAC sequencing and data analysis
RNA-seq
RNA提取试剂、测序平台、比对和定量参数(hg19、TopHat、Cufflinks)
阅读提示:Materials and Methods - RNA sequencing (RNA-seq) and data analysis
免疫组化
组织微阵列的40例WHO IV级标本、抗体稀释比例、评分方法
阅读提示:Materials and Methods - Immunohistochemical staining and analysis及Figure 5
Transwell实验
细胞数量(5×10^4)、孔径8 μm、培养时间24小时、下室血清浓度(5% FBS)
阅读提示:Materials and Methods - Transwell assay