DUSP4通过p-ERK/p-PGK1信号下调糖酵解抑制卵巢癌肿瘤细胞增殖

DUSP4 inhibited tumor cell proliferation by downregulating glycolysis via p-ERK/p-PGK1 signaling in ovarian cancer.

作者信息Ying Xiong, Xiaoqian Zhang, Weiwei Xie, Yujia Yin, Yujing Qian, Xiang Ying, Xiaocui Zheng, Xipeng Wang
PMID40082940
发布时间2025-03-13
DOI10.1186/s12935-025-03722-0

实验完整度

含临床样本表达与预后分析(组织芯片、TCGA/GEO)、体外功能实验、磷酸化蛋白质组学、机制验证、体内动物模型验证。

主要模型

卵巢癌细胞系(SKOV3、HEY A8)及其DUSP4过表达稳转株 卵巢原位移植瘤裸鼠模型 人卵巢良性肿块、原发癌和转移癌组织样本

重点核对

DUSP4过表达稳转细胞系的构建及验证(WB、RT-qPCR) 细胞增殖(CCK-8、克隆形成)、迁移和侵袭(Transwell)实验的重复次数与统计方法 LC-MS/MS磷酸化蛋白质组学中PGK1 S203磷酸化差异的验证(WB) 体内实验中肿瘤细胞注射数量(5×10^5)及肿瘤组织p-ERK和PGK1 S203表达的检测

摘要

卵巢癌(OC)仍然是妇科癌症相关死亡的主要原因,预后差且治疗选择有限,凸显了对OC生物学更深入理解的迫切需求。在本研究中,我们发现在OC组织中,双特异性磷酸酶4(DUSP4)的表达明显低于良性卵巢肿块,并在转移灶中观察到进一步降低。此外,DUSP4的表达在不同OC亚型中有所不同,浆液性卵巢癌中的表达水平最低,并且与P53和KI67蛋白水平、改变的TP53突变率、晚期肿瘤分期以及较差的预后相关。功能实验表明,DUSP4过表达在体外抑制了OC细胞的增殖、迁移和侵袭。通过LC-MS/MS分析进行的磷酸化蛋白质组学分析确定了MAPK通路和细胞代谢是DUSP4的关键下游靶标。值得注意的是,DUSP4过表达减少了PGK1在Ser203位点的磷酸化(厌氧糖酵解的关键调节因子),并减少了其线粒体定位,导致乳酸产生减少和ROS水平升高。机制上,DUSP4使p-ERK去磷酸化,干扰其与PGK1的相互作用,随后降低PGK1 S203磷酸化。在体内,DUSP4过表达在小鼠模型中显著抑制肿瘤生长,并伴随p-ERK和PGK1 S203水平的降低。这些发现突出了一个涉及DUSP4、p-ERK和PGK1的调节轴,DUSP4通过该轴调节糖酵解和肿瘤进展。本研究将DUSP4确立为OC的预后生物标志物和潜在治疗靶点,为其在肿瘤代谢和生长中的作用提供了新的见解。

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
DUSP4在卵巢癌中表达水平及其对肿瘤细胞增殖、迁移和侵袭的影响,以及其潜在的分子机制。
核心机制
DUSP4通过使p-ERK去磷酸化,减少p-ERK与PGK1的相互作用,从而降低PGK1在Ser203位点的磷酸化,抑制厌氧糖酵解并增加ROS水平,最终抑制肿瘤生长。
主要证据
在细胞系中,DUSP4过表达抑制增殖、迁移、侵袭,减少乳酸生成并增加ROS;机制上,通过免疫共沉淀证实ERK与PGK1结合,且DUSP4过表达降低p-ERK和PGK1 S203水平;体内模型中DUSP4过表达肿瘤生长减慢,且p-ERK和PGK1 S203表达降低。
研究意义
DUSP4作为卵巢癌的预后生物标志物和潜在治疗靶点,为肿瘤代谢和生长调控提供了新的见解。

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

临床样本表达与预后分析

评估DUSP4在卵巢癌组织中的表达水平及其与临床病理特征和预后的相关性。

利用组织芯片进行免疫组化染色检测DUSP4蛋白表达,分析良性肿块、原发癌和转移癌中的表达差异,并结合TCGA和GEO数据进行生存分析。

2

体外细胞功能实验

研究DUSP4过表达对卵巢癌细胞增殖、迁移和侵袭的影响。

构建DUSP4过表达稳转细胞系(SKOV3和HEY A8),通过CCK-8、克隆形成、Transwell迁移和侵袭实验检测细胞行为。

3

磷酸化蛋白质组学分析

鉴定DUSP4调控的下游磷酸化蛋白和信号通路。

对SKOV3-DUSP4-OE和对照细胞进行LC-MS/MS磷酸化蛋白质组学分析,筛选差异磷酸化肽段,并进行GO和KEGG富集分析。

4

机制验证实验

验证DUSP4通过p-ERK调控PGK1 S203磷酸化的机制。

通过Western blot检测p-ERK、ERK、PGK1、PGK1 S203的表达,免疫共沉淀检测ERK与PGK1、DUSP4与ERK的相互作用,免疫荧光检测PGK1 S203的线粒体定位。

5

代谢表型检测

评估DUSP4过表达对乳酸生成和ROS水平的影响。

使用试剂盒检测细胞内外乳酸含量,使用DCFH-DA探针和流式细胞术检测ROS水平。

6

体内动物实验

验证DUSP4过表达在体内对肿瘤生长的影响。

将DUSP4-OE或对照细胞原位注射到裸鼠卵巢,观察肿瘤生长,检测肿瘤组织中p-ERK和PGK1 S203的表达。

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
RPMI-1640培养基Gibco11875119
DMEM培养基Gibco11965092
胎牛血清Gibco10091148
青霉素-链霉素-新霉素抗生素混合物Gibco15640055
抗DUSP4抗体Abcamab216576
抗PGK1抗体Proteintech17811-1-AP
抗PGK1 (Ser203磷酸化)抗体Signalway AntibodySAB487P
抗ERK1/2抗体Abcamab184699
抗ERK1/2 (Thr202/Tyr204磷酸化)抗体Proteintech28733-1-AP
HRP标记链霉亲和素偶联二抗ServicebioG3431
DAB显色液ServicebioG1212
苏木素ServicebioG1004
Pannoramic MIDI玻片扫描仪3D HISTECH--
聚凝胺Jiman BiotechnologyGM-040901
嘌呤霉素----
Trizol试剂----
逆转录试剂盒TakaraRR036A
SYBR Green试剂盒Yeasen11202ES08
RIPA裂解液----
蛋白酶抑制剂BeyotimeP1006
磷酸酶抑制剂Merk-Roche4906845001
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific23227
SDS-PAGE上样缓冲液BeyotimeP0286
10% SDS-PAGE凝胶Epizyme BiotechPG112
PVDF膜MiliporeIPVH00010
HRP偶联二抗BeyotimeA0208 and A0216
ECL化学发光液BeyotimeP0018FM
兔正常IgGCell Signaling Technology2729S
Protein A+G琼脂糖珠BeyotimeP2012
CCK8试剂盒TargetMolC0005
Transwell板(8微米)Corning3422
基质胶Corning356237
C18色谱柱Empore--
TMT标记试剂Thermo Fisher Scientific--
High-Select™ Fe-NTA磷酸化肽段富集试剂盒Thermo Scientific--
Q Exactive HF-X质谱仪Thermo Scientific--
Easy nLC液相色谱Thermo Fisher Scientific--
MitoTracker® Green FM线粒体探针Yeasen40742ES
Cy3标记的驴抗兔IgG抗体ServicebioGB21403
含DAPI的抗淬灭封片剂BeyotimeP0131
DCFH-DA探针Yeasen50101ES01
乳酸检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA019-2-1

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
样本来源(Xinhua Hospital),样本类型及数量:良性62例,原发癌116例,转移癌71例;分组方法:基于DUSP4表达中位数分组;检测方法:免疫组化H-Score评分。
阅读提示:Materials and methods: Patient samples; Results: Decreased expression of DUSP4 in OC tissues is related to poor prognosis
细胞培养及过表达构建
细胞系:SKOV3和HEY A8;培养基:RPMI-1640或DMEM+10% FBS+1% PSN;感染条件:MOI、polybrene浓度(6 µg/ml)、puromycin筛选浓度和时间。
阅读提示:Materials and methods: Cell culture and reagents; Lentiviral transduction
体外功能实验(增殖、迁移、侵袭)
CCK-8:每孔细胞数(2000-5000)、培养天数(5天);Transwell:细胞数(2×10^4)、迁移时间(8-12h)、侵袭实验基质胶用量(50µl)和凝固时间;克隆形成:细胞数(300-500)、培养天数(7-14天)。
阅读提示:Materials and methods: Cell proliferation assay, Migration and invasion assay, Colony formation assay; Figure 2 legends
磷酸化蛋白质组学分析
细胞样本:SKOV3-DUSP4-OE vs Control;蛋白消化(FASP)、TMT标记、磷酸化肽段富集、LC-MS/MS参数(梯度120min,Q Exactive HF-X);差异肽段筛选标准(FC>1.2或<0.83, p<0.05)。
阅读提示:Materials and methods: Phosphoproteomic detection by mass spectrometry and data analysis; Figure 3 legends
代谢表型检测(乳酸、ROS)
乳酸检测:细胞数和培养时间、试剂盒(南京建成)步骤;ROS检测:DCFH-DA浓度(10 µM)、孵育时间(15分钟)、流式细胞仪设置。
阅读提示:Materials and methods: ROS detection, Lactate detection; Figure 4 legends
体内动物实验
动物品系(BALB/c nude)、性别(雌性)、周龄(4-5周)、体重(15-20g);细胞注射数量(5×10^5)、注射部位(卵巢原位)、观察时间(7-8周);检测指标(活体成像、肿瘤重量和体积、IHC/WB)。
阅读提示:Materials and methods: In situ tumor cell line transplantation mouse model; Figure 6 legends