新型肽GX1通过特异性结合胃癌肿瘤内皮细胞中的转谷氨酰胺酶-2抑制血管生成

Novel peptide GX1 inhibits angiogenesis by specifically binding to transglutaminase-2 in the tumorous endothelial cells of gastric cancer.

作者信息Zhijie Lei, Na Chai, Miaomiao Tian, Ying Zhang, Guodong Wang, Jian Liu, Zuhong Tian, Xiaofang Yi, Di Chen, Xiaowei Li, Pengfei Yu, Hao Hu, Bing Xu, Chao Jian, Zhenyuan Bian, Hao Guo, Jinpeng Wang, Shiming Peng, Yongzhan Nie, Niu Huang, Sijun Hu, Kaichun Wu
PMID29785022
发布时间2018-05-21
DOI10.1038/s41419-018-0594-x

实验完整度

包含体外共培养细胞模型、患者组织芯片、蛋白质组学鉴定、功能实验(增殖、迁移、凋亡)及机制验证(GTP结合活性、下游通路),多层独立证据支持结论。

主要模型

共培养人脐静脉内皮细胞(co-HUVECs) 胃癌组织芯片(90例)

重点核对

GX1受体鉴定:co-IP结合质谱分析,TGM2作为候选受体 TGM2表达与共定位:Western blot、免疫荧光、免疫组化验证 TGM2功能验证:siRNA敲低后检测增殖、迁移、凋亡变化 GX1机制验证:GTP结合活性、NF-κB和HIF1α表达 临床相关性:TGM2高表达与胃癌患者预后不良相关

摘要

GX1是一种最佳的胃癌(GC)靶向肽,其在GC血管系统中的受体未知,这极大地限制了其临床应用。在本研究中,我们通过免疫共沉淀(co-IP)结合质谱技术筛选出GX1的候选受体——转谷氨酰胺酶-2(TGM2)。我们发现TGM2在GC血管内皮细胞中上调,且TGM2下调后GX1受体表达相应受到抑制。在细胞和组织水平均检测到GX1受体与TGM2的高度一致共定位。预后不良的GC患者组织中TGM2高表达。TGM2下调后,GX1介导的GC血管内皮细胞增殖和迁移抑制及凋亡诱导作用减弱甚至逆转。最后,我们观察到GX1可通过减少TGM2的细胞内分布并下调其下游分子靶标(核因子-κB,NF-κB;缺氧诱导因子1-α,HIF1α)来抑制TGM2的GTP结合活性,从而在GC血管内皮细胞中发挥作用。我们的研究证实,肽GX1可直接结合TGM2,随后降低TGM2的GTP结合活性,从而抑制其下游通路(NF-κB/HIF1α),进而抑制血管生成。我们的结论提示GX1/TGM2可能为GC的诊断和治疗提供新的靶点。

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
GX1在胃癌血管中的受体是什么,以及GX1通过何种机制抑制血管生成?
核心机制
GX1直接结合TGM2,降低其GTP结合活性,并减少其细胞内分布,从而下调下游NF-κB/HIF1α信号通路,抑制血管生成。
主要证据
通过co-IP和质谱鉴定TGM2为GX1受体;免疫共定位显示GX1受体与TGM2共定位;TGM2敲低减弱GX1诱导的凋亡和迁移抑制;GX1处理降低GTP结合活性并抑制NF-κB/HIF1α表达。
研究意义
GX1/TGM2可能为胃癌的诊断和治疗提供新靶点。

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

GX1受体检测与迁移抑制验证

检测GX1受体在共培养内皮细胞中的表达,并验证GX1对迁移的抑制作用

使用生物素标记的GX1通过Western blot检测受体表达,通过细胞免疫荧光观察受体定位;通过伤口愈合和Transwell实验检测GX1对共培养内皮细胞迁移的影响。

2

GX1受体鉴定为TGM2

通过蛋白质组学方法鉴定GX1的特异性结合蛋白

利用co-IP富集GX1结合蛋白,经SDS-PAGE和Coomassie蓝染色分离,质谱分析鉴定候选蛋白,并通过Western blot验证TGM2与GX1的特异性结合。

3

TGM2表达与共定位验证

验证TGM2在胃癌血管内皮细胞中的表达及与GX1受体的共定位

通过Western blot检测不同细胞系中TGM2表达,通过免疫荧光和免疫组化检测细胞和组织中GX1受体与TGM2的共定位。

4

临床相关性分析

评估TGM2表达与胃癌患者临床病理参数及预后的关系

使用胃癌组织芯片进行免疫组化染色,分析TGM2表达与临床参数的相关性,并通过Kaplan-Meier生存分析评估预后意义。

5

TGM2功能验证

验证TGM2对共培养内皮细胞增殖、迁移和凋亡的影响

使用siRNA敲低TGM2,通过CCK-8、伤口愈合、Transwell和流式细胞术检测细胞功能变化。

6

GX1效应依赖TGM2的验证

验证GX1对凋亡和迁移的抑制效应是否依赖于TGM2

在TGM2敲低后,检测GX1对凋亡和迁移的影响是否减弱或逆转。

7

GX1机制探索

探索GX1影响TGM2功能的分子机制

检测GX1对TGM2总蛋白、膜定位、GTP结合活性及下游NF-κB和HIF1α表达的影响。

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
内皮细胞基质ScienCell Research Laboratories1001
胎牛血清ScienCell Research Laboratories0025
内皮细胞生长补充剂ScienCell Research Laboratories1052
青霉素/链霉素溶液ScienCell Research Laboratories0503
RPMI-1640培养基Gibco11875119
胎牛血清Gibco10099-141
青霉素/链霉素溶液HyCloneSV30010
GX1肽GL BiochemCGNSNPKSC
URP肽GL BiochemCNKSPSGNC
M-280链霉亲和素磁珠Invitrogen11205D
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
蛋白酶抑制剂Roche04693159001
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0010
硝酸纤维素膜GE Amersham Protran10600001
ECL化学发光试剂Thermo Fisher Scientific34094
β-肌动蛋白抗体Sigma-AldrichA1978
TGM2抗体RDAF4376
Caveolin-1抗体ImmunoWayYT0686
NF-κB抗体ImmunoWayYT3108
HIF1α抗体MilliporeMAB5382
辣根过氧化物酶标记链霉亲和素Biossbs-0437P-HRP
过氧化物酶标记山羊抗小鼠IgGZSGB-BIOZB-5305
过氧化物酶标记山羊抗兔IgGZSGB-BIOZB-2301
绵羊IgG辣根过氧化物酶标记抗体RDHAF016
Q-Exactive质谱仪Thermo Fisher Scientific--
细胞计数试剂盒-8DOJINDOCK04
Annexin V-FITC凋亡检测试剂盒BD Biosciences556547
磷酸盐缓冲液HyCloneAC12557265
抗TGM2抗体Abcamab2386
荧光素标记山羊抗小鼠IgGZSGB-BIOZB-0312
Cy5标记链霉亲和素BioLegend405205
DAPI(4',6-二脒基-2-苯基吲哚)BioworldBS5010
Vybrant DiD细胞标记液InvitrogenV22889C
胃癌组织芯片SOBCHStmA180Su09
CD31抗体Abcamab28364
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen11668019
TaKaRa MiniBEST通用RNA提取试剂盒TaKaRa9767
PrimeScript RT试剂盒TaKaRaRR036A
SYBR Premix Ex Taq IITaKaRaRR820A
Transwell板Corning--
培养插入2孔ibdi80206
兔抗TGM2抗体Abcamab109200
1.4 nm金颗粒标记抗兔IgGNanoprobes--
HQ银增强试剂盒Nanoprobes--
超薄切片机(Leica EM UC6)Leica--
钻石刀Diatome--
JEM-1230电子显微镜JEOL LTD--
GTP-琼脂糖珠Sigma-AldrichG9768

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
细胞系来源、培养基组成、共培养模型构建条件(SGC-7901浓度、TCM制备)
阅读提示:Materials and methods: Cell lines and cell culture
GX1受体鉴定
co-IP实验步骤、生物素标记肽浓度、磁珠类型、质谱分析条件
阅读提示:Materials and methods: Co-immunoprecipitation, Mass spectrum analysis
功能实验
GX1处理浓度(0.1 mg/ml)和时间(24或48小时)、细胞密度、检测时间点
阅读提示:Materials and methods: Cell Counting Kit-8 test, Flow cytometry, In vitro cell migration assay
TGM2敲低
siRNA序列、转染试剂、敲低效率验证
阅读提示:Materials and methods: Transfection of co-HUVECs with siRNAs
机制实验
GTP结合测定条件、GX1处理时间、检测下游分子的方法
阅读提示:Materials and methods: TGM2 GTP binding assay, RNA extraction and real-time PCR, Protein extraction and Western blotting