USP13 通过抑制 PTEN-AKT 通路下调 VEGFA 表达从而抑制结直肠癌血管生成

USP13 Suppresses Colorectal Cancer Angiogenesis by Downregulating VEGFA Expression through Inhibition of the PTEN-AKT Pathway.

作者信息Guo-Zhi Xu, Han-Yang Guan, Yan-Guan Guo, Yi-Ran Zhang, Jing-Hua Pan, Simin Luo, Hui Ding, Yunlong Pan, Qi Yao
PMID40746889
期刊Oncol Res
发布时间2025-07-18
DOI10.32604/or.2025.060440

实验完整度

包含体外细胞实验(迁移、侵袭、管形成)、分子机制(Western blot、Co-IP)、体内裸鼠移植瘤模型及临床样本分析,并进行了功能验证与机制验证。

主要模型

HCT116 和 HT29 结直肠癌细胞系 人脐静脉内皮细胞(HUVEC) BALB/c 裸鼠皮下移植瘤模型 40 例结直肠癌患者组织样本

重点核对

USP13 敲低/过表达效率(shRNA 慢病毒载体或 pCMV-USP13 质粒) 条件培养基的制备(1.0×10^6 细胞培养 24 小时) Transwell 实验中的细胞数量(1×10^3)和孵育时间(36 小时) 管形成实验中 HUVEC 密度(1.0×10^4/孔)和培养时间(4 小时) 体内实验中每组小鼠数量(n=4)和肿瘤细胞注射量(1×10^7)

摘要

背景:肿瘤血管生成与实体瘤的发生有关。泛素特异性肽酶 13(USP13)是一种去泛素化酶,对肿瘤增殖、转移和肿瘤发生具有关键作用。然而,其对结直肠癌(CRC)血管生成的作用仍知之甚少。方法:培养人脐静脉内皮细胞(HUVEC)和 CRC 细胞,使用 shRNA 慢病毒载体或质粒进行 USP13 敲低/过表达。收集经处理的 CRC 细胞的条件培养基(CM)以评估 HUVEC 的迁移、侵袭和管形成。进行了磷酸酶和张力蛋白同源物(PTEN)过表达和重组血管内皮生长因子 A(VEGFA)拯救实验。通过 Western blot(PTEN、p-AKT、VEGFA)、免疫共沉淀(PTEN 泛素化)和体内裸鼠研究分析分子机制,以检测 USP13 在肿瘤血管生成中的作用。结果:CRC 细胞中 USP13 表达下调,且与血小板内皮细胞粘附分子-1(CD31)表达呈负相关。此外,来自 USP13 敲低 CRC 细胞的条件培养基显著促进了 HUVEC 的迁移、侵袭和管形成,而 USP13 过表达则发挥相反作用。此外,USP13 过表达显著增加了 PTEN 表达,同时降低了蛋白激酶 B(AKT)磷酸化水平。同时,USP13 过表达显著降低了 PTEN 泛素化,而 USP13 敲低显著增加了这种修饰。在 sh-USP13 CRC 细胞中过表达 PTEN 降低了 VEGFA 和 p-AKT 的表达水平。USP13 还通过下调 VEGFA 抑制肿瘤血管生成,重组 VEGFA 阻断了 USP13 过表达 CRC 细胞的条件培养基对 HUVEC 血管生成的抑制作用。结论:USP13 通过 PTEN-AKT 通路下调 VEGFA 并抑制肿瘤血管生成。

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
USP13 在结直肠癌血管生成中的作用及其分子机制是什么?
核心机制
USP13 通过去泛素化稳定 PTEN,抑制 AKT 磷酸化,从而下调 VEGFA 表达,抑制肿瘤血管生成。
主要证据
体外实验显示 USP13 敲低促进 HUVEC 迁移、侵袭和管形成,过表达则抑制;Western blot 显示 USP13 调节 PTEN/AKT/VEGFA 表达;Co-IP 显示 USP13 减少 PTEN 泛素化;体内实验显示 USP13 过表达抑制肿瘤生长和血管生成。
研究意义
USP13 可能成为抑制结直肠癌血管生成的潜在治疗靶点。

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

临床样本相关性分析

评估 USP13 表达与血管生成标志物 CD31 的相关性

对 40 例 CRC 患者的肿瘤及配对非癌组织进行 IHC 染色,检测 USP13 和 CD31 表达并分析相关性。

2

USP13 对 CRC 细胞中血管生成相关因子表达的影响

检测 USP13 是否影响血管生成相关细胞因子的表达

在 sh-USP13 和 Flag-USP13 的 HCT116 细胞中,通过 RT-qPCR 检测 12 种血管生成相关基因的 mRNA 水平,并通过 ELISA 和 Western blot 检测 VEGFA 蛋白水平。

3

体外血管生成功能实验

评估 USP13 对 HUVEC 迁移、侵袭和管形成能力的影响

收集 sh-USP13 或 Flag-USP13 CRC 细胞的条件培养基,处理 HUVEC,通过 Transwell 和管形成实验检测迁移、侵袭和管形成能力。

4

VEGFA 依赖性验证

验证 USP13 对血管生成的抑制作用是否依赖于 VEGFA

通过添加重组 VEGFA(rVEGFA)或使用 VEGFA siRNA 处理 CRC 细胞,检测 HUVEC 迁移、侵袭和管形成的变化。

5

机制探究:PTEN-AKT 通路

阐明 USP13 调控 VEGFA 的分子机制

通过 Western blot 检测 PTEN、p-AKT、VEGFA 表达;通过 Co-IP 检测 PTEN 泛素化;通过 PTEN 过表达或敲低验证对 VEGFA 和 p-AKT 的影响。

6

体内实验验证

评估 USP13 在体内对肿瘤生长和血管生成的影响

将 EV-HCT116 或 Flag-USP13-HCT116 细胞皮下注射至裸鼠,部分小鼠给予 PTEN 抑制剂 SF1670,测量肿瘤体积和重量,并通过 IHC 检测 CD31 和 VEGFA 表达。

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培养基Gibco#11965
胎牛血清Biological Industries#04-001-1A
青霉素-链霉素Sangon Biotech#E607011
ECM培养基Solarbio#YZ-1001
抗USP13抗体Santa Cruz Biotechnology#SC144160
抗CD31抗体Servicebio#GB113151
抗VEGFA抗体Proteintech#19003-1-AP
生物素化二抗Abcamab6720, ab6788
光学显微镜MshotMF52-N
Lipofectamine 2000转染试剂Thermo Fisher Scientific11668030
pLKO.1载体Addgene--
pCMV-USP13质粒Sino BiologicalHG10001-UT
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo FisherL3000015
潮霉素BSigmaH0654
抗USP13抗体Proteintech14617-1-AP
pCMV-3×Flag载体SigmaE7033
Transwell小室Corning#353097, #354248
Matrigel基质胶Corning#354230
VEGFA ELISA试剂盒NeoBioscience#EHC108
RNA提取试剂盒Solarbio#R1200
PrimeScript RT预混液Takara#RR036A
SYBR Green预混液Vazyme#Q121-02-AA
PCR仪Bio-RadT100
CFX96 Touch实时荧光定量PCR系统Bio-Rad--
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
蛋白酶/磷酸酶抑制剂Roche04906837001
BCA蛋白浓度测定Thermo Fisher ScientificA55864
PVDF膜MilliporeIPVH00010
抗USP13抗体Abcamab109264
抗PTEN抗体CST9552
抗AKT抗体CST9272
抗磷酸化AKT抗体CST4060
抗VEGFA抗体Santa Cruzsc-53463
抗β-actin抗体SigmaA5441
ECL底物MilliporeWBULS0100
MG132蛋白酶体抑制剂Thermo Fisher ScientificJ63250MCR
Flag磁珠MCEHY-K0207
SF1670MedChemExpressHY-15842
VEGFA siRNAThermo Fisher Scientific284703
PTEN siRNACell Signaling Technology#6251

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、HT29、HUVEC)的来源、培养基(DMEM、ECM)、血清浓度、抗生素浓度、培养条件(37°C、5% CO2)
阅读提示:Methods 2.2 Cell Culture
基因操作
shRNA 靶序列、载体(pLKO.1)、过表达质粒(pCMV-USP13)、转染试剂(Lipofectamine 3000)和筛选条件(500 μg/mL 潮霉素B,7天)
阅读提示:Methods 2.4 Cell Transfection and shRNA
条件培养基制备
细胞密度(1.0×10^6)、孵育时间(24小时)、收集方式(1500×g离心15分钟)
阅读提示:Methods 2.5 Conditioned Medium
体外功能实验
Transwell 实验中细胞数(1×10^3)、孵育时间(36小时)、Matrigel 浓度;管形成实验中细胞密度(1×10^4/孔)、培养时间(4小时)
阅读提示:Methods 2.6 Transwell Migration and Invasion Assays, 2.7 Tube Formation Assay
分子机制实验
Western blot 抗体信息、MG132 浓度(10 µM)和时间(6小时)、Co-IP 方法
阅读提示:Methods 2.10 Western-Blot, 2.11 PTEN Deubiquitylation In Vitro
体内实验
小鼠品系(BALB/c裸鼠)、周龄(6周)、性别(雌性)、细胞数量(1×10^7)、注射方式、PTEN 抑制剂 SF1670 剂量(3 mg/kg)、频率(每两天一次)、实验周期(3周)
阅读提示:Methods 2.12 Animal Experiments In Vivo