SNTB1的上调与结直肠癌预后不良相关,并通过负调控PKN2促进细胞生长

Upregulation of SNTB1 correlates with poor prognosis and promotes cell growth by negative regulating PKN2 in colorectal cancer.

作者信息Liya Liu, Youqin Chen, Xiaoying Lin, Meizhu Wu, Jiapeng Li, Qiurong Xie, Thomas J Sferra, Yuying Han, Huixin Liu, Liujing Cao, Mengying Yao, Jun Peng, Aling Shen
PMID34663329
发布时间2021-10-18
DOI10.1186/s12935-021-02246-7

实验完整度

包含数据库分析与组织样本验证、体外细胞功能实验、体内异种移植模型、iTRAQ蛋白组学及拯救实验等多个独立证据层级,并有明确功能与机制验证。

主要模型

HCT116细胞系 RKO细胞系 HCT116和RKO异种移植裸鼠模型

重点核对

SNTB1在CRC组织中的表达水平及与患者总生存期的相关性 sh-SNTB1和si-SNTB1的敲低效率及对HCT116和RKO细胞活力、集落形成、细胞周期和凋亡的影响 异种移植模型中sh-SNTB1对肿瘤体积、重量和GFP荧光的影响 SNTB1敲低后PKN2蛋白表达及ERK和AKT磷酸化水平的变化 si-PKN2对SNTB1敲低导致的细胞活力、存活、细胞周期和凋亡变化的拯救效果

摘要

背景:结直肠癌(CRC)是最恶性的肿瘤之一,发病机制复杂。初步研究确定syntrophin beta 1(SNTB1)是CRC的潜在癌基因。然而,SNTB1在CRC中的临床意义、生物学功能和潜在机制仍不清楚。因此,本研究旨在探讨SNTB1在CRC中的作用。方法:通过数据库分析、cDNA阵列、组织微阵列、实时定量PCR(qPCR)和免疫组织化学评估CRC样本中SNTB1的表达谱。使用短发夹RNA(shRNA)/小干扰RNA(siRNA)沉默人CRC细胞中SNTB1的表达,并通过qPCR和/或Western blotting评估其mRNA和蛋白水平。分别通过CCK-8法、集落形成和流式细胞术测定细胞活力、存活、细胞周期和凋亡。建立CRC异种移植裸鼠模型以验证SNTB1在体内的作用。使用免疫组织化学和TUNEL染色检测组织样本中SNTB1、PCNA的表达和细胞凋亡。使用相对和绝对定量同位素标签(iTRAQ)分析CRC细胞中SNTB1敲低后差异表达的蛋白质。使用si-PNK2沉默蛋白激酶N2(PKN2)进行拯救实验。结果:与邻近非癌组织相比,CRC组织中SNTB1表达升高,且SNTB1表达升高与CRC患者总生存期较短相关。沉默SNTB1在体外抑制细胞活力和存活,诱导细胞周期阻滞和凋亡,并在体内抑制CRC细胞的生长。通过iTRAQ分析进一步阐明STNB1对CRC生长的调控,在SNTB1敲低后的CRC细胞中鉴定出210个上调和55个下调的蛋白质。PPI网络分析确定PKN2为枢纽蛋白,在SNTB1敲低后的CRC细胞中上调。Western blot分析进一步证实,SNTB1敲低显著上调CRC细胞中PKN2蛋白表达,并降低ERK1/2和AKT的磷酸化。此外,拯救实验表明,PKN2敲低显著逆转了SNTB1敲低介导的CRC细胞活力、存活率降低以及G0/G1期细胞周期阻滞和凋亡增加。结论:这些发现表明SNTB1在CRC中过表达。SNTB1水平升高与患者生存期较短相关。重要的是,SNTB1可能通过降低PKN2表达并激活ERK和AKT信号通路促进CRC的肿瘤生长和进展。我们的研究强调了SNTB1作为CRC新的预后因素和治疗靶点的潜力。

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
在结直肠癌中,SNTB1的表达水平、临床意义、生物学功能及其潜在机制是什么?
核心机制
SNTB1通过负调控PKN2表达,进而激活ERK和AKT信号通路,促进细胞增殖、抑制凋亡,从而促进CRC的生长和进展。
主要证据
数据库分析、cDNA阵列和TMA显示SNTB1在CRC组织中上调且与预后不良相关;细胞实验显示SNTB1敲低抑制增殖、诱导凋亡;iTRAQ和Western blot显示SNTB1敲低上调PKN2并降低p-ERK和p-AKT;拯救实验证实PKN2敲低逆转SNTB1敲低的效果。
研究意义
SNTB1可能作为CRC新的预后标志物和治疗靶点。

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

筛选SNTB1并验证其表达与预后相关性

筛选CRC中差异表达的潜在癌基因,并验证SNTB1在CRC组织中的表达水平及其与患者生存期的关系。

基于前期微阵列数据(GSE113513)筛出8个上调基因,经HCS确认SNTB1影响细胞生长;用cDNA阵列(79 CRC vs 15正常)qPCR、TCGA和GEO数据库分析、TMA(70对)免疫组化检测SNTB1表达;并用Kaplan-Meier分析生存相关性。

2

体外敲低SNTB1并检测细胞功能

验证SNTB1对CRC细胞增殖、存活、细胞周期和凋亡的影响。

用慢病毒shRNA或siRNA转染HCT116和RKO细胞,通过qPCR和Western blot验证敲低效率;CCK-8检测活力,集落形成检测存活,PI染色和Annexin V染色的流式细胞术检测周期和凋亡。

3

体内验证SNTB1敲低对肿瘤生长的影响

在动物模型中验证SNTB1敲低对肿瘤生长的影响。

构建裸鼠异种移植模型,皮下注射慢病毒转导的HCT116或RKO细胞(sh-Ctrl和sh-SNTB1),测量肿瘤体积、GFP荧光、肿瘤重量,并通过IHC和TUNEL检测PCNA和凋亡。

4

iTRAQ蛋白组学分析SNTB1下游机制

鉴定SNTB1敲低后差异表达的蛋白质,寻找下游关键调控分子。

对sh-Ctrl和sh-SNTB1处理的HCT116细胞进行iTRAQ标记和2D-LC-MS/MS分析,筛选差异蛋白(fold change≥1.5,P<0.05),进行KEGG通路富集和PPI网络分析,确定PKN2为枢纽蛋白。

5

验证PKN2表达及下游信号通路

验证SNTB1敲低对PKN2表达和ERK/AKT信号通路磷酸化的影响。

通过Western blot检测sh-SNTB1处理的HCT116细胞中PKN2、p-ERK、ERK、p-AKT、AKT的表达变化。

6

拯救实验证明SNTB1依赖性

验证SNTB1的功能是否依赖于PKN2。

在HCT116细胞中共转染si-SNTB1和si-PKN2,检测PKN2表达、细胞活力、集落形成、周期和凋亡的变化,并与单独转染si-SNTB1比较。

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
抗SNTB1抗体 (GTX46866)GeneTexGTX46866
抗PCNA抗体 (GTX100539)GeneTexGTX100539
抗Caspase-3抗体 (9662)Cell Signaling Technology9662
抗Caspase-9抗体 (9508)Cell Signaling Technology9508
抗磷酸化ERK1/2抗体 (9102)Cell Signaling Technology9102
抗ERK1/2抗体 (4370)Cell Signaling Technology4370
抗AKT抗体 (4691)Cell Signaling Technology4691
抗磷酸化AKT抗体 (4060)Cell Signaling Technology4060
抗磷酸化cJun抗体 (3270)Cell Signaling Technology3270
抗磷酸化p38 MAPK抗体 (9216)Cell Signaling Technology9216
抗p38 MAPK抗体 (8690)Cell Signaling Technology8690
抗GAPDH抗体 (2118)Cell Signaling Technology2118
抗SNTB1抗体 (PA5-55143)Thermo Fisher ScientificPA5-55143
抗PKN2抗体 (14608-1-AP)Proteintech Group14608-1-AP
胎牛血清Thermo Fisher Scientific--
胰蛋白酶-EDTA (0.25%)Thermo Fisher Scientific--
Pierce BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific--
FxCycle PI/RNase染色液Thermo Fisher Scientific--
Annexin-V-AbFluor™ 647凋亡检测试剂盒Abbkine--
CCK8试剂盒Abbkine--
M5′A培养基KeyGEN--
MEM-alpha培养基Thermo Fisher Scientific--
青霉素-链霉素Hyclone--
Lipofectamine RNAiMax转染试剂Thermo Fisher Scientific--
RNAiso Plus试剂Takara--
PrimeScript逆转录试剂盒Takara--
SYBR Premix Ex TagTakara--
cDNA阵列 (Cat#: cDNA-hcola095su01)Shanghai Outdo Biotech CompanycDNA-hcola095su01
组织芯片 (Cat#: HColA180Su15)Shanghai Outdo Biotech CompanyHColA180Su15
RIPA裂解液Beyotime--
PVDF膜Millipore--
Matrigel基质胶----
IVIS Spectrum活体成像系统PerkinElmer--
流式细胞仪Becton Dickinson--
ModfitLT 3.0软件Verity Software House--
TripleTOF质谱仪AB SCIEX--
ABI 7500 Fast实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
Pathway 855高内涵图像分析平台BD Biosciences--
ECL成像仪Thermo Fisher Scientific--

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
SNTB1表达与临床相关性
SNTB1在CRC组织中的表达水平(来自cDNA阵列、TCGA、GEO和TMA),以及患者总生存期的相关性分析
阅读提示:Methods中“Differential expressed genes (DEGs) analysis”、“QPCR analysis”、“Tissue microarray”;Results中“SNTB1 is highly expressed in CRC tissues and is associated with poor prognosis”部分及Figure 2图注
体外细胞实验
SNTB1敲低效率(shRNA/siRNA)、细胞活力(CCK-8)、集落形成、细胞周期和凋亡的检测条件
阅读提示:Methods中“Cell lines and culture”、“Lentiviral transduction and high-content screening for cell growth”、“Cell transfection”、“CCK-8 assay”、“Colony formation assay”、“Cell cycle and apoptosis analysis”;Results中相应部分及Figure 3、4图注
体内异种移植模型
小鼠品系、周龄、性别、细胞株、注射细胞数、基质胶比例、注射部位、肿瘤测量频率、样本量
阅读提示:Methods中“In vivo experiments”;Results中“SNTB1 knockdown suppresses CRC tumor growth in vivo”及Figure 5图注
机制研究
iTRAQ差异蛋白筛选标准(fold change≥1.5,P<0.05)、PKN2蛋白表达、p-ERK、p-AKT水平检测条件
阅读提示:Methods中“iTRAQ analysis and protein identification”、“Western-blot analysis”;Results中“SNTB1 knockdown up-regulates the expression of PKN2 and inhibits the phosphorylation of ERK and AKT”及Figure 7图注
拯救实验
si-PKN2转染浓度、共转染方案、检测指标(PKN2表达、活力、存活、周期、凋亡)
阅读提示:Methods中“Cell transfection”和“CCK-8 assay”等;Results中“Oncogenic activities of SNTB1 depend on PKN2”及Figure 8图注