PKCε磷酸化MIIP并通过抑制RelA去乙酰化促进结直肠癌转移

PKCε phosphorylates MIIP and promotes colorectal cancer metastasis through inhibition of RelA deacetylation.

作者信息Tao Chen, Jingjie Li, Meidong Xu, Qin Zhao, Yingyong Hou, Liqing Yao, Yunshi Zhong, Ping-Chieh Chou, Wei Zhang, Pinghong Zhou, Yuhui Jiang
PMID29038521
发布时间2017-10-16
DOI10.1038/s41467-017-01024-2

实验完整度

研究包含细胞实验、生化实验、小鼠体内转移模型以及临床样本分析,并进行了功能验证和机制验证,证据层级相互独立。

主要模型

HCT116人结直肠癌细胞系 CaCo2人结直肠癌细胞系 SW620人结直肠癌细胞系 小鼠肝转移模型

重点核对

EGF处理浓度和时间(100 ng/ml,30 min或10 h) PKCε抑制剂Bis-I和MEK/ERK抑制剂U0126的浓度及预处理时间 MIIP shRNA和HDAC6 shRNA的敲低效率 HDAC6抑制剂Nexturastat A的浓度 小鼠模型中每组8只Balb/c裸鼠,注射2×10^6细胞/50 µl

摘要

表皮生长因子受体(EGFR)信号与NF-κB激活有关。然而,在EGFR激活下,NF-κB信号通路的核心转导因子RelA/p65被调控的具体机制仍有待进一步阐明。在此,我们显示EGF刺激诱导PKCε依赖性的迁移侵袭抑制蛋白(MIIP)在Ser303位点的磷酸化;这种磷酸化促进MIIP与RelA在细胞核中的相互作用,通过这种作用,MIIP阻止组蛋白去乙酰化酶6(HDAC6)介导的RelA去乙酰化,从而增强RelA的转录活性并促进肿瘤转移。同时,发现作为磷酸酶的PP1介导MIIP-S303的去磷酸化,其表达水平与肿瘤细胞的转移能力呈负相关。此外,临床分析表明MIIP-S303磷酸化水平与结直肠癌(CRC)的转移和预后相关。这些发现揭示了一种未被识别的机制,该机制解释了EGF对NF-κB的精确调控,并强调了核MIIP在肿瘤转移中的关键作用。

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
EGF激活下,PKCε如何通过磷酸化MIIP调控RelA活性进而影响肿瘤转移?
核心机制
EGF刺激激活PKCε,促使MIIP在Ser303位点磷酸化,增强其与核内RelA的相互作用,进而阻止HDAC6介导的RelA去乙酰化,维持RelA K310乙酰化水平,增强RelA转录活性,促进MMP2和Twist等基因表达,从而促进肿瘤转移;PP1磷酸酶负调控MIIP-S303磷酸化。
主要证据
免疫共沉淀显示EGF诱导MIIP与RelA结合;体外激酶实验证明PKCε磷酸化MIIP Ser303;ChIP分析显示MIIP和RelA AcK310在MMP2和Twist启动子富集;HDAC6敲低逆转MIIP S303A对RelA乙酰化和转移的抑制;小鼠肝转移模型和临床IHC分析证明了MIIP-S303磷酸化的功能及临床相关性。
研究意义
该研究揭示了一种由EGF激活的PKCε/MIIP/RelA信号通路促进肿瘤转移的新机制,并为靶向该通路治疗恶性肿瘤提供了分子基础。

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

验证EGF诱导MIIP与RelA的相互作用

确定EGF刺激是否促进MIIP与RelA的结合及其在NF-κB激活中的作用

在HCT116细胞中,通过核分级和免疫共沉淀检测EGF处理前后MIIP与RelA的相互作用;通过MIIP敲低和RelA K310R突变体分析MIIP对RelA乙酰化、细胞侵袭和下游基因转录的影响。

2

鉴定PKCε介导的MIIP磷酸化及其对相互作用的影响

确定PKCε是否直接磷酸化MIIP以及该磷酸化是否驱动MIIP-RelA相互作用

通过CIP处理验证相互作用依赖磷酸化;通过体外激酶实验和定点突变鉴定PKCε磷酸化位点;在MIIP敲低细胞中重组表达WT或S303A突变体,检测相互作用、RelA乙酰化、启动子结合和侵袭。

3

验证PP1介导MIIP去磷酸化

确定PP1是否作为MIIP磷酸酶并影响下游信号

在SW480和HCT116细胞中,通过免疫共沉淀检测PP1与MIIP的结合,使用OA抑制剂和PP1过表达/敲低处理观察MIIP-S303磷酸化及下游事件。

4

探究MIIP抑制HDAC6介导的RelA去乙酰化

验证MIIP是否通过阻止HDAC6与RelA结合来保护RelA乙酰化

使用HDAC抑制剂处理,两步免疫共沉淀检测RelA-MIIP-HDAC6三聚体形成,并通过HDAC6敲低观察MIIP S303A对RelA乙酰化、启动子结合和转录的影响。

5

验证MIIP-RelA对启动子区H3-K9乙酰化的调控

阐明MIIP维持RelA乙酰化如何促进组蛋白修饰和基因转录

通过ChIP分析EGF诱导的组蛋白修饰变化,检测H3K9R突变体、RelA K310R、MIIP S303A和HDAC6敲低对H3K9乙酰化和p300招募的影响。

6

评估MIIP-S303磷酸化在体内转移中的作用及临床相关性

确定MIIP-S303磷酸化是否在体内促进转移并影响患者预后

通过脾内注射构建肝转移小鼠模型,比较WT MIIP、S303A突变体和HDAC6敲低对转移的影响;对182例CRC患者标本进行IHC染色,分析MIIP-S303磷酸化与转移和生存的关系。

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。

验证样本或模型特征
验证分子表达变化
验证蛋白相互作用
验证功能变化
评估体内效果

产品清单

实验环节名称品牌货号
McCoy's 5A培养基Invitrogen--
最低必需培养基Invitrogen--
Leibovitz's L-15培养基Invitrogen--
表皮生长因子Sigma-Aldrich--
U0126Sigma-Aldrich--
Bis-ICell Signaling Technology--
冈田酸----
Nexturastat ASelleckchem--
4SC-202Selleckchem--
FK228Selleckchem--
抗PP1抗体Abcamab137512
抗PP2A抗体Abcamab32141
抗RelA乙酰化K310抗体Abcamab19870
抗H3K9乙酰化抗体Abcamab10812
抗H3K18乙酰化抗体Abcamab1191
抗H3K36Me2抗体Abcamab9049
抗H3K4Me3抗体Abcamab8580
抗H3抗体Abcamab1791
抗Flag抗体Signalway Antibody35535
抗Myc抗体Signalway AntibodyT504
抗His抗体Signalway AntibodyT505
抗GST抗体Signalway AntibodyT509
抗β-actin抗体Cell Signaling Technology4970
抗p-Acc抗体Cell Signaling Technology11818
抗RelA抗体Cell Signaling Technology8242
抗RelA磷酸化S536抗体Cell Signaling Technology8214
抗MIIP抗体Sigma-AldrichHPA044948
MIIP pSer-303抗体Signalway Antibody--
ChIP试剂盒Upstate Biotechnology--
RNAzol RTMolecular Research Center--
iScript cDNA合成试剂盒Bio-Rad--
SYBR GreenBio-Rad--
Matrigel侵袭小室BD Biosciences--
核质蛋白提取试剂盒Beyotime Biotechnology--
谷胱甘肽琼脂糖----
Talon金属亲和树脂----
Ultrafree-15离心过滤器Millipore--
PVDF膜Millipore Corporation--
Balb/c裸鼠----
DAB底物试剂盒GTVision Detection System/Mo&Rb Kit--

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
细胞系来源和培养基条件:HCT116使用McCoy's 5A、CaCo2使用MEM、SW1116/SW480/SW620使用L-15,均含10% FBS;所有细胞系来自ATCC。
阅读提示:Methods: Cell culture
EGF处理
EGF浓度(100 ng/ml)和处理时间(30 min或10 h)
阅读提示:Figure legends (Fig. 1, 2等)和Methods
PKCε抑制
PKCε抑制剂Bis-I浓度(2 μM)和预处理时间(1 h)
阅读提示:Figure legend (Fig. 1g)和Methods
MIIP敲低和突变体
MIIP shRNA序列和敲低效率;RNAi抗性rMIIP WT和S303A的表达
阅读提示:Methods: DNA constructs and mutagenesis; Figure legend (Fig. 2d-f)
HDAC6抑制
HDAC6 shRNA序列和Nexturastat A浓度(5 nM)
阅读提示:Methods: DNA constructs and mutagenesis; Figure legend (Fig. 4a)
体内转移模型
小鼠品系、性别、年龄(雌性Balb/c裸鼠,5周龄),每组数量(8只),细胞注射量(2×10^6 cells/50 µl),注射方式(脾内注射),观察时间(6周)
阅读提示:Methods: Mouse
临床样本分析
CRC患者样本数(182例),标本来源(2008-2011年),IHC评分标准(低<6,高≥6),生存分析统计方法(Kaplan-Meier和log-rank)
阅读提示:Methods: Human tissue specimens and immunohistochemical analysis; Results (Fig. 6c-f)