富马酸二甲酯促进HNF1B降解并抑制透明细胞肾细胞癌的进展

Dimethyl fumarate promotes the degradation of HNF1B and suppresses the progression of clear cell renal cell carcinoma.

作者信息Yue Dai, Hongchen Li, Shiyin Fan, Kai Wang, Ziyi Cui, Xinyu Zhao, Xue Sun, Mingen Lin, Jiaxi Li, Yi Gao, Ziyin Tian, Hui Yang, Bingbing Zha, Lei Lv, Yanping Xu
PMID39915461
发布时间2025-02-06
DOI10.1038/s41419-025-07412-7

实验完整度

包括体外细胞系实验、分子机制验证(泛素化、琥珀化、co-IP)和小鼠异种移植模型,多层级证据支持功能与机制结论。

主要模型

786-O细胞系 RCC4细胞系 HEK-293T细胞系 小鼠异种移植模型(786-O细胞皮下注射)

重点核对

HNF1B敲除验证及其对增殖的影响(CRISPR/Cas9) DMF处理浓度(50μM)和时间(12h) HNF1B半胱氨酸突变体(C223S, C268S, C273S, C552S, 4CS) DMF和舒尼替尼联合用药的剂量(30 mg/kg DMF每日,20 mg/kg舒尼替尼隔日) 体内模型中肿瘤生长的测量频率(每四天)

摘要

透明细胞肾细胞癌(ccRCC)是肾癌中最致命的亚型,其治疗选择仍然有限。因此,迫切需要发现治疗ccRCC的药物。在这里,我们证明富马酸二甲酯(DMF),一种已批准用于多发性硬化症和银屑病的药物,可以抑制ccRCC细胞的增殖。机制上,在ccRCC中高表达的转录因子肝细胞核因子1β(HNF1B)被DMF在半胱氨酸残基上琥珀化,导致其蛋白酶体降解。此外,HNF1B与Yes相关蛋白(YAP)相互作用并稳定YAP,因此DMF介导的HNF1B降解降低YAP蛋白水平及其靶基因的表达,导致ccRCC细胞增殖受抑。重要的是,口服DMF使ccRCC对舒尼替尼治疗敏感,并增强其在小鼠中的疗效。总之,我们提供的证据支持DMF通过靶向HNF1B作为ccRCC临床治疗的潜在药物,并揭示了HNF1B在ccRCC中调节YAP的先前未被认识的作用。

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
DMF是否以及如何抑制透明细胞肾细胞癌(ccRCC)的进展,以及其潜在分子机制是什么?
核心机制
DMF通过琥珀化HNF1B,破坏其与去泛素化酶OTUD3的相互作用,促进HNF1B经泛素-蛋白酶体途径降解,进而降低YAP蛋白水平及其靶基因表达,抑制ccRCC细胞增殖。
主要证据
利用786-O和RCC4细胞系,通过Western blot、qPCR、CCK-8、集落形成、共免疫沉淀和泛素化实验,验证DMF对HNF1B和YAP的影响;通过小鼠异种移植模型验证DMF单独及联合舒尼替尼的体内抗肿瘤作用。
研究意义
本研究为DMF作为ccRCC治疗的潜在药物提供证据,并揭示HNF1B在调控YAP中的新作用,为克服舒尼替尼耐药提供策略。

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

HNF1B在ccRCC中的功能验证

确定HNF1B在ccRCC细胞增殖中的角色。

利用GEPIA和HPA数据库分析HNF1B表达,通过Western blot检测多种癌细胞系中HNF1B蛋白水平;利用CRISPR/Cas9敲除786-O细胞的HNF1B,通过CCK-8和集落形成实验检测细胞增殖。

2

DMF对ccRCC细胞增殖和HNF1B表达的影响

评估DMF是否抑制ccRCC细胞增殖并降低HNF1B蛋白水平。

用不同浓度DMF处理786-O和RCC4细胞,进行CCK-8和集落形成实验;通过Western blot检测外源和内源HNF1B水平,qPCR检测HNF1B靶基因mRNA。

3

DMF诱导HNF1B降解的机制研究

确定DMF降低HNF1B蛋白水平的降解途径。

检测DMF对HNF1B mRNA水平的影响;使用放线菌素D和CHX分析mRNA和蛋白稳定性;使用NH4Cl和MG132抑制溶酶体和蛋白酶体;通过泛素化实验检测HNF1B泛素化水平;筛选并验证与HNF1B相互作用的去泛素化酶OTUD3。

4

DMF诱导HNF1B琥珀化修饰

验证DMF是否通过琥珀化HNF1B的半胱氨酸残基促进其降解。

通过co-IP检测HNF1B的琥珀化;用NAC预处理验证半胱氨酸保护效果;构建HNF1B半胱氨酸突变体(C223S, C268S, C273S, C552S, 4CS),检测DMF对突变体蛋白水平、琥珀化、与OTUD3相互作用及泛素化的影响。

5

DMF-HNF1B轴对YAP活性的影响

探究DMF介导的HNF1B降解是否通过YAP抑制ccRCC增殖。

通过co-IP验证HNF1B与YAP的相互作用及DMF的影响;检测YAP蛋白和mRNA水平、磷酸化、琥珀化、细胞定位、下游靶基因CYR61和AXL的表达;通过回复实验和泛素化实验验证HNF1B对YAP稳定性的调控。

6

DMF增强ccRCC对舒尼替尼的敏感性

验证DMF是否增强舒尼替尼对ccRCC的疗效。

体外用DMF和/或舒尼替尼处理786-O和RCC4细胞,检测增殖和集落形成;体内用786-O细胞异种移植模型,口服DMF和/或舒尼替尼,监测肿瘤生长和重量,通过IHC检测HNF1B和Ki67。

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
富马酸二甲酯TargetMol624-49-7
CCK-8试剂盒TargetMolC0005
舒尼替尼TargetMol557795-19-4
MLN4924TargetMol905579-51-3
MG132MCEHY-13259
HNF1B抗体Proteintech12533-1-AP
肌动蛋白抗体Proteintech81115-1-RR
GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
Flag标签抗体AbHOHOA012FL01
HA标签抗体AbHOHOA012HA01
YAP抗体HUABIOET1608-30
2SC抗体Discovery Antibodiescrb2005017
pYAP抗体HUABIOET1611-69
鼠源二抗SABL3032
兔源二抗SABL3012
DMEM培养基Meilun Biotechnology--
F-12培养基----
RPMI 1640培养基----
胎牛血清Biological Industries--
青霉素/链霉素----
EZ Trans转染试剂Life-iLab--
KOD Fx聚合酶TOYOBO--
DpnI酶Takara--
NcmDH5-α感受态细胞NCM Biotech--
聚凝胺----
EZ-press RNA纯化试剂盒EZ Bioscience--
4×反转录预混液EZ Bioscience--
2× SYBR qPCR预混液AlpaLifeKTSM
Applied Biosystems 7300 Plus序列检测系统Applied Biosystems--
NP-40裂解液----
蛋白酶抑制剂----
磷酸酶抑制剂----
SDS-PAGE上样缓冲液----
硝酸纤维素膜----
Tanon 5200成像系统Tanon--
抗Flag磁珠AbHO--
96孔板----
酶标仪----
6孔板----
结晶紫----
甲醇----
乙酸----
NSG小鼠Model Organisms Center--
基质胶----
二甲基亚砜----
N-乙酰-L-半胱氨酸----
氯化铵----

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(786-O, RCC4, HEK-293T等)的培养条件,包括培养基(DMEM, F-12, RPMI 1640)、血清(10% FBS)和抗生素(1% P/S)
阅读提示:Methods - Cell culture and cell transfection
药物处理
DMF浓度(50 μM)和处理时间(12小时),以及DMSO对照
阅读提示:Figures 2-5, Methods - Reagents and antibodies
基因敲除
CRISPR/Cas9敲除HNF1B的gRNA序列,慢病毒感染和筛选条件(polybrene 10 μg/mL, puromycin 7天)
阅读提示:Methods - Mutagenesis and gene knockout
蛋白降解机制
蛋白酶体抑制剂MG132(10 μM, 12h)和溶酶体抑制剂NH4Cl(20 mM, 12h)的使用,以及CHX(100 μg/mL)处理时间
阅读提示:Figure 3, Methods - Reagents and antibodies
动物实验
小鼠品系(五周龄雄性NSG)、注射细胞数(1×10^7)、药物剂量(DMF 30 mg/kg每日,舒尼替尼20 mg/kg隔日)、给药方式(口服灌胃)
阅读提示:Methods - Animal experiments
体内成像与分析
肿瘤体积测量频率(每四天)、IHC染色指标(HNF1B, Ki67)
阅读提示:Figure 6, Methods - Animal experiments