STK33作为miR-454-3p在神经母细胞瘤中抑制和凋亡的功能性底物

STK33 as the functional substrate of miR-454-3p for suppression and apoptosis in neuroblastoma.

作者信息Dongkwan Yoo, Sichen Wu, Seunghyuk Choi, Sung-Oh Huh, Ali Sadra
PMID39515612
期刊Mol Cells
发布时间2024-12
DOI10.1016/j.mocell.2024.100145

实验完整度

包含患者队列生存分析、5种细胞系的功能实验、荧光素酶报告基因、miRNA/靶基因表达负相关分析、功能回补实验以及自噬和凋亡标志物检测等多层级验证。

主要模型

人神经母细胞瘤细胞系SK-N-DZ和SK-N-AS 人胚肾细胞HEK-293 其他NB细胞系IMR-32、SK-N-SH、SH-SY5Y NB患者队列(SEQC、KOCAK、NRC)

重点核对

细胞系类型及培养条件(SK-N-DZ、SK-N-AS等) miR-454-3p模拟物和拮抗剂的浓度(100 nM)及转染试剂(Lipofectamine-3000) siSTK33序列(#2)及敲低效率验证 STK33过表达载体(N-FLAG/C-HA标签,无3'UTR) 自噬流检测时巴弗洛霉素A1(Baf)浓度及处理条件

摘要

据报道,miR-454-3p在多种癌症类型中是一种肿瘤抑制性微RNA(miRNA)。我们鉴定出激酶STK33 mRNA是miR-454-3p在NB中的底物,该mRNA是神经母细胞瘤(NB)患者生存的高危因素。尽管STK33是多种癌症的有吸引力的靶点,但STK33抑制剂的开发一直具有挑战性。在测试的各种细胞系中,我们证明了miR-454-3p模拟物可降低生长和活力。在候选的NB相关miRNA中,miR-454-3p模拟物及其拮抗剂对STK33 mRNA和蛋白质水平的变化影响最大。在细胞生长和外部应激的各种条件下,miR-454-3p和STK33的RNA水平也呈负相关。荧光素酶报告基因实验证明STK33是miR-454-3p的底物,而对miR-454-3p具有抗性的STK33重组版本显著削弱了miR-454-3p的抑制效果,并确立了STK33是miR-454-3p的主要功能性底物。过表达miR-454-3p或敲低STK33 mRNA促进自噬,同时增加所测试的NB细胞中的凋亡标志物,表明这些试剂抑制作用的机制。考虑到STK33等难以用药的靶点以及最近在癌症治疗中RNA递送方法的成功,人们认为使用诸如miR-454-3p之类的抑制性miRNA靶向STK33依赖性癌症类型的癌细胞可能是NB治疗的替代方法。

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
验证miR-454-3p是否通过靶向STK33在神经母细胞瘤中发挥肿瘤抑制作用,并探究其潜在的分子机制。
核心机制
miR-454-3p直接结合STK33 mRNA的3'非翻译区,抑制其表达,从而诱导神经母细胞瘤细胞自噬和凋亡,降低细胞活力。
主要证据
通过荧光素酶报告基因验证miR-454-3p与STK33 3'UTR的直接结合;使用miR-454-3p模拟物或siSTK33敲低STK33均显著降低细胞活力,并增加LC3-II、cleaved caspase-3和Bax水平,降低p62和Bcl-2水平;过表达STK33可逆转miR-454-3p的抑制作用。
研究意义
该研究提出利用miR-454-3p作为RNA治疗手段靶向STK33依赖性肿瘤(如神经母细胞瘤)可能是一种替代疗法,为难以开发小分子抑制剂的靶点提供了新思路。

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

患者生存分析与STK33表达相关性

评估STK33在神经母细胞瘤患者中的表达水平与预后关系。

使用R2数据库中的三个患者队列(SEQC、KOCAK、NRC),通过Kaplan-Meier生存分析,比较不同STK33表达水平的患者生存率。

2

miR-454-3p对STK33表达的调控实验

验证miR-454-3p是否直接靶向并抑制STK33表达。

在NB细胞系中转染miR-454-3p模拟物或拮抗剂,通过Western blot和qPCR检测STK33蛋白和mRNA水平变化;利用双荧光素酶报告基因检测miR-454-3p与STK33 3'UTR的相互作用。

3

细胞活力实验

评估miR-454-3p或STK33敲低对NB细胞活力的影响。

使用WST-8试剂盒在不同时间点检测转染miR-454-3p模拟物、拮抗剂或siSTK33后NB细胞的活力变化。

4

自噬检测实验

验证miR-454-3p或STK33敲低是否诱导NB细胞自噬。

通过Western blot检测LC3-II和p62蛋白水平变化,并使用巴弗洛霉素A1处理验证自噬流是否增强。

5

凋亡检测实验

验证miR-454-3p或STK33敲低是否诱导NB细胞凋亡。

通过流式细胞术检测Annexin V结合,并通过Western blot检测凋亡相关蛋白(cleaved caspase-3, Bax, Bcl-2)的表达变化。

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
杜氏改良Eagle培养基Gibco BRL, Invitrogen--
胎牛血清Gibco BRL, Invitrogen--
青霉素/链霉素Gibco BRL, Invitrogen--
RPMI-1640培养基----
Lipofectamine-3000转染试剂Thermo Fisher Scientific--
P3000试剂Thermo Fisher Scientific--
hsa-miR-454-3p模拟物Gene Pharma--
hsa-miR-454-3p拮抗剂Gene Pharma--
阴性对照寡核苷酸Gene Pharma--
STK33小干扰RNABioneer--
siRNA对照Bioneer--
STK33短发夹RNAVector Builder--
Quanti-MAX WST-8细胞活力检测试剂盒Biomax--
RIPA裂解液----
蛋白酶和磷酸酶抑制剂Cell Signaling Technology--
Bradford检测试剂BioRad--
聚偏二氟乙烯膜Millipore Sigma--
脱脂奶粉Japan--
Tris缓冲盐+吐温20----
Immobilon Forte Western HRP底物Millipore Sigma--
Direct-Zol RNA提取试剂盒Zymo Research--
ReverTra Ace qPCR逆转录预混液(含gDNA去除剂)TOYOBO--
miRNA第一链cDNA合成试剂盒Vazyme--
AccuPower Greenstar qPCR试剂盒Bioneer--
miRNA通用SYBR qPCR预混液----
双荧光素酶报告载体Promega--
双荧光素酶检测体系Promega--
Annexin V流式凋亡检测试剂盒Invitrogen--
FACS Calibur II流式细胞仪Becton Dickinson--
吖啶橙Millipore Sigma--
胰岛素Alpha Diagnostic International--
成纤维细胞生长因子2Thermo Fisher Scientific--
衣霉素Millipore Sigma--
多西环素Clontech Takara--
STK33抗体Cell Signaling Technology95343S
GAPDH抗体Cell Signaling Technology2118
HA标签抗体Abcamab130275
FLAG标签抗体Cell Signaling Technology8146S
p62抗体Cell Signaling Technology5114S
cleaved caspase-3抗体Cell Signaling Technology9661
LC3A/B抗体Cell Signaling Technology12741
Bax抗体Cell Signaling Technology2772
Bcl-2抗体Cell Signaling Technology2876
Caspase 3抗体Abcamab4051
山羊抗兔HRP二抗Invitrogen--
山羊抗鼠HRP二抗Fortis Life Sciences--
通用支原体检测试剂盒American Type Culture Collection--
肝素Millipore Sigma--
pmirGLO STK33 3'UTR报告质粒--O-240821-0154-1
pmirGLO STK33 3'UTR突变报告质粒--QMC20240821-1
pCMV3-C-HA STK33(沉默突变)Sino BiologicalHG12004-CY
pCMV3-N-FLAG STK33(沉默突变)Sino BiologicalHG12004-NF
pPB[TetOn]-TRE3G>TurboGFP hSTK33[shRNA]载体Vector BuilderpDNA
AllStars Hs细胞死亡阳性对照Qiagen1027298

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
患者生存分析
队列来源及样本量:SEQC (n=498), KOCAK (n=649), NRC (n=283);分组标准;统计显著性阈值(P<.001)。
阅读提示:Methods: Statistical Survival Analysis of NB and Other Cancer Patients; Results: 第一个结果段落
细胞培养与转染
细胞系来源及培养条件;转染试剂及浓度(Lipofectamine-3000, P3000);miRNA和siRNA的浓度;转染后处理时间。
阅读提示:Methods: Cell Culture and Reagents; Transfection of shRNA, siRNA, miRNAs, Overexpression, and Control Vectors
荧光素酶报告基因实验
报告基因载体(野生型或突变型STK33 3'UTR);细胞系(SK-N-DZ或HEK-293);质粒浓度(0.8 ng/μL);oligo浓度(100 nM);检测时间(72小时)。
阅读提示:Methods: Luciferase Reporter Assay; Figure 1D
细胞活力检测
细胞接种密度(3×10^4/孔);处理方式;WST-8试剂盒及测量方法;时间点(0-96小时)。
阅读提示:Methods: Viability Assays; Figure 2
自噬和凋亡检测
检测方法(Western blot, AO染色, Annexin V流式);一抗信息;巴弗洛霉素A1处理浓度和时间;统计方法。
阅读提示:Methods: Cell Apoptosis Detection by Flow Cytometry; AO Staining; Western Blotting; Results: 自噬和凋亡部分