BRAF/PA28γ/MEK1信号轴的鉴定及其在口腔黏膜下纤维化上皮间质转化中的作用

Identification of a BRAF/PA28γ/MEK1 signaling axis and its role in epithelial-mesenchymal transition in oral submucous fibrosis.

作者信息Changqing Xie, Zaiye Li, Yufei Hua, Silu Sun, Liang Zhong, Qian Chen, Hui Feng, Ning Ji, Taiwen Li, Xikun Zhou, Xin Zeng, Zhangui Tang, Chongkui Sun, Jing Li, Qianming Chen
PMID35961969
发布时间2022-08-12
DOI10.1038/s41419-022-05152-6

实验完整度

包含临床组织样本分析、细胞实验、动物模型及分子机制验证,多层级证据支持结论。

主要模型

人OSF组织样本(52例OSF、18例OSCC伴OSF、10例正常黏膜) HOK细胞系 HaCat细胞系 293T细胞系 槟榔碱或博来霉素诱导的OSF小鼠模型

重点核对

PA28γ与MEK1在OSF组织中的表达相关性及随分期变化 槟榔碱处理上皮细胞的浓度和时间及对PA28γ、p-MEK1、EMT标志物的影响 PA28γ与MEK1、BRAF的相互作用及对MEK1磷酸化的影响 BRAF对PA28γ泛素化的抑制作用及其对蛋白稳定性的影响

摘要

口腔黏膜下纤维化(OSF)是一种慢性、隐匿性口腔潜在恶性疾患,与口腔鳞状细胞癌(OSCC)4-17%的风险相关。我们之前的研究发现,蛋白酶体激活因子28γ(PA28γ)在口腔鳞状细胞癌中频繁过表达,并与患者不良预后负相关。然而,PA28γ在OSF发生发展中的作用仍不清楚。在此,我们筛选了PA28γ相关基因并研究了它们在OSF中的功能。我们证明PA28γ的表达与MEK1正相关,并从正常到进展期OSF组织逐渐升高。槟榔碱是OSF的致病成分,可上调PA28γ和磷酸化MEK1的蛋白水平,并促进上皮细胞的间质转化(EMT)。值得注意的是,PA28γ可与MEK1相互作用并上调其磷酸化水平。此外,槟榔碱上调BRAF,BRAF可与PA28γ相互作用并上调其蛋白水平。另外,BRAF、PA28γ和MEK1可形成蛋白质复合物,进而增强MEK1/ERK信号通路。PA28γ蛋白稳定性的具体机制是BRAF通过抑制其泛素化来介导其降解。这些发现强调了PA28γ在BRAF/MEK1通路中的重要作用,以及在OSF中通过MEK1/ERK激活增强EMT。

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
PA28γ在口腔黏膜下纤维化发生发展中的作用及其分子机制是什么?
核心机制
槟榔碱上调BRAF,BRAF与PA28γ相互作用并通过抑制其泛素化降解稳定PA28γ蛋白,进而增强PA28γ与MEK1的相互作用,激活MEK1/ERK信号通路,最终促进上皮间质转化。
主要证据
临床组织样本免疫组化显示PA28γ与MEK1表达正相关并随OSF分期升高;细胞实验显示槟榔碱处理上调PA28γ、p-MEK1和EMT标志物;免疫共沉淀和泛素化实验证实BRAF与PA28γ结合并抑制其泛素化;OSF小鼠模型验证了槟榔碱的作用。
研究意义
研究揭示了BRAF/PA28γ/MEK1信号轴在OSF中促进上皮间质转化的机制,为OSF的发病机制提供了新见解。

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

临床样本分析

检测OSF组织中PA28γ、MEK1、p-MEK1和Ki67的表达水平及其相关性。

收集52例OSF、18例OSCC伴OSF和10例正常口腔黏膜组织,进行Masson三色染色和免疫组化染色,评估胶原沉积和蛋白表达。

2

槟榔碱处理细胞实验

模拟OSF中槟榔碱刺激,观察对PA28γ、p-MEK1表达及EMT的影响。

用不同浓度和时间槟榔碱处理HOK和HaCat细胞,检测细胞增殖、蛋白表达、细胞形态和迁移能力。

3

蛋白质相互作用与信号通路验证

验证PA28γ与MEK1、BRAF之间的相互作用及对下游信号的影响。

通过质粒转染、免疫共沉淀、免疫荧光、Western blot等实验,证明PA28γ与MEK1和BRAF结合,并调节MEK1磷酸化。

4

功能验证与动物模型

验证PA28γ/MEK1轴对细胞迁移和EMT的功能影响,并观察体内效果。

通过过表达PA28γ或敲低MEK1,进行划痕实验和Transwell实验,检测细胞迁移和EMT标志物变化;建立OSF小鼠模型,检测组织中PA28γ和EMT标志物。

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
PA28γ抗体 (PA5-21789)InvitrogenPA5-21789
MEK1抗体 (ab32091)Abcamab32091
p-MEK1抗体 (ab96379)Abcamab96379
Ki67抗体 (ab66155)Abcamab66155
DAB底物----
Masson三色染色试剂盒 (D026-1-1)NJJCBIOD026-1-1
角质细胞无血清培养基Gibco--
DMEM培养基Gibco--
胎牛血清HyClone--
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
MG132蛋白酶体抑制剂Sigma-AldrichM7449
HA-MEK1过表达质粒Sino BiologicalHG10661-CY
pRK5-HA-Ubiquitin-K63泛素质粒Addgene17606
pRK5-HA-Ubiquitin-K48泛素质粒Addgene17605
pRK5-HA-Ubiquitin-WT泛素质粒Addgene17608
Lipofectamine RNAiMAX转染试剂Invitrogen--
pCMV-dR8.9-PA28γ重组慢病毒Sangon Biotech--
TRIzol试剂Invitrogen--
PrimeScript RT试剂盒Takara--
SYBR Green荧光定量试剂Takara--
ABI 7300实时荧光定量PCR仪----
细胞增殖检测试剂盒 (CCK-8)Dojindo--
BCA蛋白定量试剂盒 (23225)Thermo Fisher23225
PVDF膜Millipore--
PA28γ抗体 (PA5-21789)InvitrogenPA5-21789
BRAF抗体 (ab33899)Abcamab33899
MEK1抗体 (ab32091)Abcamab32091
p-MEK1抗体 (ab96379)Abcamab96379
ERK1/2抗体 (ab17942)Abcamab17942
p-ERK1/2抗体 (ab201015)Abcamab201015
Vimentin抗体 (ab92547)Abcamab92547
E-Cadherin抗体 (14472)Cell Signaling Technology14472
泛素单克隆抗体 (1107)PTM BIO1107
泛素抗体 (PTM-1107)PTM BIOPTM-1107
Myc标签抗体 (2276S)Cell Signaling Technology2276S
Flag标签抗体 (F1804)Sigma-AldrichF1804
HA标签抗体 (AF0039)BeyotimeAF0039
GAPDH抗体 (5174S)Cell Signaling Technology5174S
Anti-Flag标签亲和凝胶抗体 (651502)Biolegend651502
Protein A+G琼脂糖珠 (P2019)BeyotimeP2019
ProLong Gold防淬灭封片剂 (P36935)InvitrogenP36935
槟榔碱 (31593)Sigma-Aldrich31593
博来霉素----
29号胰岛素注射器 (Ultra-Fine)BD--

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
组织样本分析
样本类型、数量、分期分类、免疫组化染色条件(抗体稀释度、抗原修复时间)
阅读提示:Methods: Patient tissue samples; Immunohistochemistry; Figure 1
槟榔碱处理细胞实验
细胞系、槟榔碱浓度(20-60 μg/mL)、处理时间(24-72h)、长期处理条件(10 μg/mL,30天)
阅读提示:Methods: Cell culture and reagent treatment; Results: Figure 2
蛋白质相互作用验证
质粒构建、转染方法、免疫共沉淀抗体、蛋白表达量
阅读提示:Methods: Plasmid and siRNA transfection; Immunoprecipitation assay; Results: Figure 3, Figure 5
泛素化实验
细胞处理(CHX、MG132浓度和预处理时间)、泛素化检测方法
阅读提示:Methods: Ubiquitination assay; Results: Figure 6
动物模型
小鼠品系、周龄、分组、药物浓度、给药频率和时长、组织处理
阅读提示:Methods: OSF mouse model; Supplementary Figure S4