PGK1通过触发HSP90/ERK通路介导的DNA修复和甲基化促进子宫内膜样腺癌的顺铂化疗耐药

PGK1 facilities cisplatin chemoresistance by triggering HSP90/ERK pathway mediated DNA repair and methylation in endometrial endometrioid adenocarcinoma.

作者信息Jing-Wei Zhou, Juan-Juan Tang, Wei Sun, Hui Wang
PMID30925862
期刊Mol Med
发布时间2019-03-29
DOI10.1186/s10020-019-0079-0

实验完整度

高

包含临床组织样本分析、细胞系功能验证、体内异种移植模型、分子机制验证(免疫沉淀、抑制剂挽救实验)等多层级证据。

主要模型

Ishikawa人子宫内膜癌细胞系 HEC1A人子宫内膜癌细胞系 Ishikawa/DDP顺铂耐药细胞系 BALB/c裸鼠异种移植模型

重点核对

PGK1表达水平在肿瘤组织中的升高及与FIGO分期和淋巴结转移的相关性(qPCR) shRNA敲低PGK1对细胞增殖、凋亡及顺铂敏感性的影响(MTT、流式) PGK1与HSP90的直接结合(免疫沉淀)及对ATP水平和HSP90 ATPase活性的影响 HSP90抑制剂17-AAG和ERK抑制剂PD98059对PGK1介导的顺铂耐药的影响(MTT)

摘要

背景:子宫内膜癌是女性生殖道最常见的癌症类型之一。如果早期诊断,5年生存率可观。然而,复发和化疗耐药至少对15%的患者仍构成问题。在本研究中,我们旨在揭示PGK1调节子宫内膜癌化疗耐药的机制。方法:采用qPCR检测子宫内膜癌临床组织样本中PGK1的表达。采用特异性shRNA在子宫内膜癌细胞系中敲低PGK1表达。采用MTT实验评估子宫内膜癌细胞系的细胞活力和顺铂敏感性。采用Western blot评估PGK1敲低对HSP90、DNA修复相关蛋白(c-JUN、FOSL1和POLD1)和DNA甲基化相关酶(DNMT1、DNMT3A和DNMT3B)表达水平的影响。采用免疫沉淀验证PGK1与HSP90之间的直接结合。结果:我们首先发现PGK1在子宫内膜癌肿瘤组织中表达升高,且高PGK1水平与临床分期和转移相关。敲低PGK1抑制子宫内膜癌细胞增殖,并增强顺铂对细胞活力的抑制作用。此外,敲低PGK1下调DNA修复相关蛋白、甲基化相关酶的表达以及细胞总甲基化水平。接下来,PGK1被证明与HSP90直接相互作用,并通过调节HSP90的ATP酶活性发挥促肿瘤作用。结论:我们提出PGK1通过HSP90/ERK通路介导DNA修复和甲基化,最终增强对顺铂的化疗耐药。这些结果为PGK1和HSP90的功能提供了新见解,可能使其成为子宫内膜癌化疗的有希望的靶点。

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
PGK1如何调节子宫内膜癌对顺铂的化疗耐药?
核心机制
PGK1直接结合HSP90并调节其ATP酶活性,激活下游ERK通路,进而上调DNA修复相关蛋白和DNA甲基转移酶的表达,促进DNA修复和甲基化,最终增强顺铂耐药。
主要证据
临床样本qPCR显示PGK1高表达与分期和转移相关;细胞实验显示PGK1敲低抑制增殖、促进凋亡、增强顺铂敏感性;免疫沉淀证实PGK1-HSP90直接结合;抑制剂17-AAG和PD98059逆转PGK1过表达引起的耐药表型。
研究意义
首次揭示PGK1在子宫内膜癌中通过HSP90/ERK通路调节化疗耐药的机制,为子宫内膜癌化疗提供潜在的治疗靶点。

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

临床样本中检测PGK1表达及其临床相关性

评估PGK1在子宫内膜癌组织和正常组织中的表达差异,并分析与临床病理特征的相关性。

收集56例子宫内膜癌肿瘤组织和20例正常子宫内膜组织,通过qPCR检测PGK1 mRNA表达,并比较不同FIGO分期和淋巴结转移状态下的表达水平。

2

细胞系中敲低PGK1验证功能表型

验证PGK1对子宫内膜癌细胞增殖、凋亡和顺铂敏感性的影响。

在Ishikawa和HEC1A细胞中通过shRNA敲低PGK1,采用MTT检测细胞活力,流式细胞术检测凋亡,并测定对顺铂的IC50。在Ishikawa/DDP耐药细胞中验证敲低效果。

3

体内异种移植模型验证PGK1对肿瘤生长的影响

在体内水平验证PGK1敲低对肿瘤生长的影响。

将转染sh-PGK1或shNC的Ishikawa细胞接种BALB/c裸鼠皮下,每5天测量肿瘤体积,持续30天。

4

检测PGK1敲低对DNA修复、甲基化及信号通路的影响

探究PGK1调节的下游分子事件,包括DNA修复蛋白、甲基化酶及信号通路。

通过Western blot检测PGK1敲低后DNA修复相关蛋白(c-JUN、FOSL1、POLD1)、甲基转移酶(DNMT1、DNMT3A、DNMT3B)的表达及ERK、JNK、AKT磷酸化水平;同时检测总细胞甲基化水平(5-甲基胞嘧啶)。

5

验证PGK1与HSP90的直接结合及对ATPase活性的影响

验证PGK1与HSP90的相互作用及其对HSP90 ATPase活性的调节。

在Ishikawa细胞中过表达HA标签PGK1,用抗HA抗体进行免疫沉淀检测与HSP90的结合;同时用ATP检测试剂盒测量PGK1过表达及17-AAG处理后的细胞ATP水平。

6

验证HSP90/ERK通路在PGK1介导的耐药中的作用

确认PGK1通过HSP90/ERK通路促进顺铂耐药。

在Ishikawa和HEC1A细胞中过表达PGK1,并联合HSP90抑制剂17-AAG或ERK抑制剂PD98059处理,MTT检测顺铂处理后的细胞活力。同时,单独使用17-AAG验证其是否模拟PGK1敲低的效果。

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
验证细胞功能变化
验证分子表达变化
评估体内效果

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM:F12培养基Life Technologies--
胎牛血清----
链霉素----
青霉素----
17-AAGCell Signaling Technology8132S
PD98059Cell Signaling Technology9900S
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
PVDF膜----
ECL发光试剂Millipore Corp.--
POLD1一抗Santa Cruz Biotech--
JNK一抗Santa Cruz Biotech--
磷酸化JNK一抗Santa Cruz Biotech--
c-JUN一抗Santa Cruz Biotech--
FOSL1一抗Santa Cruz Biotech--
PGK1一抗Cell Signaling Technology--
HSP90一抗Cell Signaling Technology--
ERK一抗Cell Signaling Technology--
磷酸化ERK一抗Cell Signaling Technology--
AKT一抗Cell Signaling Technology--
磷酸化AKT一抗Cell Signaling Technology--
DNMT1一抗Cell Signaling Technology--
DNMT3A一抗Cell Signaling Technology--
DNMT3B一抗Cell Signaling Technology--
SPARC一抗Cell Signaling Technology--
Bcl-xL一抗Abcam--
Mcl-1一抗Abcam--
Bax一抗Abcam--
Trizol试剂Invitrogen--
PrimeScript RT-PCR试剂盒Takara--
SYBR Green qPCR试剂盒Toyobo--
ENLITEN ATP检测系统PromegaFF2000
5-甲基胞嘧啶多克隆抗体ThermoFisherPA1-30675
抗HA抗体Signalway Antibody--
蛋白A/G琼脂糖珠----
细胞增殖检测试剂盒(MTT)Roche Biotechnology--
Annexin V-FITC凋亡检测试剂盒Sigma AldrichAPOAF
碘化丙啶BD Biosciences--
FACS Calibur流式细胞仪BD Biosciences--
BD FACSDiva软件Becton-Dickinson--
酶标仪Bio-Rad--
BALB/c裸鼠SLRC Experimental Animal--

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
临床样本分析
组织样本数(56肿瘤/20正常),FIGO分期分组,淋巴结转移分组
阅读提示:Methods: Clinical sample collection, Results: Fig.1 legend
细胞培养与处理
细胞系(Ishikawa, HEC1A, Ishikawa/DDP),培养基(DMEM:F12),FBS浓度(10%),转染试剂(Lipofectamine 2000),转染后时间(48h),抑制剂浓度(17-AAG 1μM, PD98059 20μM)
阅读提示:Methods: Cell culture, Cell transfection
细胞活力与药物敏感性
细胞密度(20-30%),顺铂浓度梯度(1-100μM或1-500μM),处理时间(24h或72h),IC50计算使用GraphPad Prism 6
阅读提示:Methods: MTT cell viability assay, Results: Fig.2 legend
凋亡检测
Annexin V-FITC和PI染色,流式细胞仪(FACS Calibur),数据分析软件(BD FACSDiva)
阅读提示:Methods: Flow cytometry cell apoptosis detection
蛋白表达分析
抗体来源和稀释度(如5-甲基胞嘧啶抗体1:1000),内参(α-tubulin或β-actin),裂解缓冲液成分
阅读提示:Methods: Total cell protein extraction and Western blot, Detection of cellular methylation level
体内实验
小鼠品系(BALB/c nude),周龄(6-8周),注射细胞数(1×10^6),注射部位(皮下右胁),测量频率(每5天),实验周期(30天)
阅读提示:Methods: Xenograft