锌指转录因子Slug通过招募赖氨酸特异性去甲基化酶1在人乳腺癌中转录下调ERα

The zinc-finger transcriptional factor Slug transcriptionally downregulates ERα by recruiting lysine-specific demethylase 1 in human breast cancer.

作者信息J-W Bai, M-N Chen, X-L Wei, Y-Ch Li, H-Y Lin, M Chen, J-W Li, C-W Du, K Man, G-J Zhang
PMID28481366
发布时间2017-05-08
DOI10.1038/oncsis.2017.38

实验完整度

包含患者样本IHC与TCGA数据库分析、多细胞系体外实验、双荧光素酶报告基因、ChIP-qPCR、Co-IP、功能实验(增殖、迁移、侵袭、克隆形成)等多个独立证据层级,并包含功能验证与机制验证。

主要模型

MDA-MB-231细胞(ERα阴性) MCF-7细胞(ERα阳性) T47D细胞(ERα阳性) BT549细胞(ERα阴性)

重点核对

Slug与ERα表达在人乳腺癌组织和细胞系中呈负相关 Slug通过结合ESR1启动子E-box(位点1、3、4、6)抑制其转录 Slug通过SNAG结构域招募LSD1,介导H3K4me2去甲基化 敲低Slug或LSD1均显著抑制细胞增殖、迁移、侵袭和克隆形成

摘要

雌激素受体α(ERα)与上皮-间质转化、侵袭和转移相关,是乳腺癌患者重要的治疗预测因子和预后因素。三阴性乳腺癌(TNBC)以激素受体和人表皮生长因子受体2(Her2)缺失为特征,缺乏有效的靶向治疗且预后差。不幸的是,在乳腺癌中,ERα缺失导致激素非依赖性和内分泌治疗耐药的分子机制仍有待阐明。在本研究中,我们观察到锌指转录抑制因子Slug与ERα表达在人乳腺癌组织和细胞系中均呈负相关。在ERα阴性乳腺癌患者中,高Slug信使RNA表达显示明显更短的无复发生存期。我们发现Slug结合雌激素受体1基因(ESR1)启动子中的E-box以抑制其表达。更具体地说,Slug将赖氨酸特异性去甲基化酶1(LSD1)招募至E-box,从而通过去甲基化H3K4me2抑制ERα表达,这通过Slug与LSD1之间的相互作用得到证实。此外,在MDA-MB-231细胞中敲低LSD1后,结合E-box的H3K4me2量显著增加。在功能上,单独敲低Slug或LSD1,或同时敲低两者后,增殖、侵袭和转移能力显著受到抑制。综上,这些结果表明Slug通过将LSD1招募至ESR1启动子,在乳腺癌中转录抑制ERα表达。因此,靶向抑制Slug和LSD1可能恢复ERα并导致对激素治疗的再敏感化,为ERα阴性乳腺癌患者,尤其是TNBC患者提供新的治疗策略。

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ERα阴性乳腺癌中,Slug是否通过招募LSD1转录抑制ERα表达,从而促进肿瘤恶性行为并导致内分泌治疗耐药?
核心机制
Slug通过其SNAG结构域与LSD1形成复合物,并招募LSD1至ESR1启动子的E-box,通过去甲基化H3K4me2抑制ERα转录。
主要证据
在人乳腺癌组织和细胞系中观察到Slug与ERα负相关;ChIP-qPCR证实Slug结合ESR1启动子E-box;Co-IP证实Slug与LSD1相互作用;双荧光素酶报告基因、ChIP-qPCR及功能实验(增殖、迁移、侵袭、克隆形成)支持该机制。
研究意义
作者提出靶向抑制Slug/LSD1复合物可能恢复ERα表达,从而再敏感化激素治疗,为ERα阴性乳腺癌(尤其TNBC)提供新的治疗策略。

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

临床样本相关性分析

探索Slug与ERα在人乳腺癌组织中的表达相关性及预后意义

通过IHC检测50例乳腺癌组织中Slug和ERα表达,分析TCGA数据库中825例乳腺癌样本的mRNA和蛋白质表达数据,利用KM plot数据库分析Slug mRNA水平与RFS的关系

2

细胞系表达验证

验证Slug与ERα在乳腺癌细胞系中的表达关系

Western blot和RT-PCR检测5种乳腺癌细胞系(MCF-7、T47D、MDA-MB-231、SKBR3、BT549)中Slug和ERα的表达水平

3

Slug对ERα表达的调控

确定Slug是否直接调控ERα表达

在MCF-7细胞中过表达Slug(2、4、8 μg),在MDA-MB-231细胞中敲低Slug(40 nm siRNA),检测ERα蛋白和mRNA表达水平

4

启动子结合与转录调控

验证Slug是否直接结合ESR1启动子并抑制其转录活性

构建三个ESR1启动子荧光素酶报告载体,进行双荧光素酶报告基因实验和ChIP实验,确定Slug结合位点

5

Slug/LSD1复合物形成与功能

验证Slug是否通过招募LSD1抑制ERα表达

在MDA-MB-231细胞中进行Co-IP实验验证Slug与LSD1相互作用,检测LSD1敲低对ERα表达、H3K4me2水平及ESR1启动子活性的影响

6

功能实验

评估Slug/LSD1复合物对乳腺癌细胞增殖、迁移、侵袭和克隆形成能力的影响

在MDA-MB-231细胞中单独或同时敲低Slug和LSD1,进行伤口愈合实验、Transwell迁移和侵袭实验、细胞增殖实验和克隆形成实验

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
Slug抗体Bioss Inc.bs-1382R
ERα抗体Santa Cruz Biotechnologysc-543
Slug抗体Cell Signaling Technologies9585S
ERα抗体Santa Cruz Biotechnologysc-8005
LSD1抗体Cell Signaling Technologies2184S
H3K4me2抗体Cell Signaling Technologies9725S
H3抗体Santa Cruz Biotechnologysc-10809
HA抗体Santa Cruz Biotechnologysc-805
Flag抗体Sigma-AldrichF3165
β-肌动蛋白抗体Santa Cruz Biotechnologysc-47778
山羊抗小鼠IgG-HRPSanta Cruz Biotechnologysc-2005
山羊抗兔IgG-HRPSanta Cruz Biotechnologysc-2301
Alexa Fluor 595山羊抗兔IgG (H+L)Thermo Fisher ScientificA11012
Alexa Fluor 488山羊抗小鼠IgG (H+L)Thermo Fisher ScientificA11001
DMEM培养基----
胎牛血清----
聚乙烯亚胺Polysciences--
聚凝胺Sigma-Aldrich--
嘌呤霉素Invitrogen Corp.--
G418Thermo Fisher Scientific--
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen Corp.--
双荧光素酶检测试剂盒Promega Corp.--
pRL-SV40载体Promega Corp.--
DAPI染色液Invitrogen Corp.--
Protein A+G琼脂糖珠----
Pierce Protein A/G磁珠Invitrogen Corp.--
CCK-8细胞增殖检测试剂盒Beyotime Biotechnology--
酶标仪ELX800Bio-Tek--
龙胆紫----
BX51显微镜Olympus--
Transwell小室Corning Life Sciences--
基质胶Corning Life Sciences--
蔡司Observer A1倒置显微镜Carl Zeiss--
Millicell EZ SLIDE 8孔玻璃载玻片Merck Millipore--
Western blot和IP细胞裂解液Beyotime Biotechnology--
PMSF蛋白酶抑制剂Beyotime Biotechnology--
Milli-Q纯水系统Millipore--
小干扰RNAGenepharma Biotech--
LSD1小干扰RNASanta Cruz Biotechnology--
pGL3-enhancer载体Promega Corp.--
pcDNA3.1-Flag载体Promega Corp.--
siSlug3质粒Addgene10905
pHAGE-CMV-Flag-HA-LSD1质粒Addgene--

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
临床样本相关性分析
患者队列规模、ERα阳性/阴性比例、Slug和ERα的IHC评分标准
阅读提示:Materials and methods - Tissue specimens and immunohistochemistry
细胞系表达验证
细胞系来源、培养条件、Slug和ERα表达检测方法
阅读提示:Materials and methods - Cell culture and transfection
Slug对ERα表达的调控
Slug过表达浓度(2、4、8 μg)、siRNA敲低浓度(40 nm)、检测时间点(48 h)
阅读提示:Results - Slug expression negatively correlates with ERα in breast cancer cells
启动子结合与转录调控
ESR1启动子构建区域、siSlug浓度(20、40、80 nm)、ChIP抗体及结合位点
阅读提示:Materials and methods - Luciferase reporter assay, Co-IP and ChIP
Slug/LSD1复合物形成与功能
Co-IP条件(共转染质粒、抗体)、LSD1敲低对H3K4me2的影响、ChIP-qPCR引物
阅读提示:Materials and methods - Co-IP and ChIP; Figure 4 legend
功能实验
细胞密度、饥饿时间、观察时间点、迁移/侵袭时间(48/72 h)、细胞数(2×10^4)、克隆形成时间(2周)
阅读提示:Materials and methods - Cell proliferation assay, Colony formation assay, Wound healing assay, Cell migration and invasion assay