核体蛋白ZC3H8对肿瘤表型的调控

Regulation of the oncogenic phenotype by the nuclear body protein ZC3H8.

作者信息John A Schmidt, Keith G Danielson, Emily R Duffner, Sara G Radecki, Gerard T Walker, Amber Shelton, Tianjiao Wang, Janice E Knepper
PMID30041613
发布时间2018-07-24
DOI10.1186/s12885-018-4674-1

实验完整度

包含体外功能实验(增殖、迁移、侵袭、软琼脂、球体)和体内异种移植实验,以及机制验证(CK2抑制剂、磷酸化突变体)。

主要模型

小鼠乳腺癌细胞系cV1A 03-31 正常小鼠乳腺上皮细胞COMMA-D 同基因BALB/c小鼠移植瘤模型

重点核对

ZC3H8敲降效率(约25-30%降低) shRNA靶序列(shRNA A和shRNA C) CK2抑制剂TBB处理浓度和时间(10 μM,2小时) 磷酸化突变体(T32A和T32E) 体内肿瘤形成实验的细胞注射数量(1×10^6)和观察时间(8周)

摘要

背景:Zc3h8基因编码一个在C末端具有三个锌指基序的蛋白质。该蛋白质已被鉴定为Little Elongation Complex的一个组分,参与小核RNA的转录。ZC3H8在许多人和小鼠乳腺癌细胞系中过表达,且升高的mRNA水平与乳腺癌女性较差的预后相关。方法:我们使用RNA沉默降低小鼠乳腺肿瘤细胞中的表达水平,并在来源于正常小鼠乳腺的细胞中过表达ZC3H8。我们测量了体外细胞行为特征,包括增殖、迁移、侵袭、软琼脂生长和球体生长。我们评估了这些细胞在同基因BALB/c小鼠中形成肿瘤的能力。使用共聚焦显微镜观察细胞中的ZC3H8蛋白。结果:ZC3H8表达较低的肿瘤细胞表现出增殖速率降低、迁移较慢、通过基底膜侵袭能力减弱以及体外锚定非依赖性生长减少。ZC3H8水平较低的细胞在动物中形成更少和更小的肿瘤。在非致瘤性COMMA-D细胞中过表达ZC3H8导致相反的效果。ZC3H8蛋白定位于细胞核内的PML体和Cajal体。ZC3H8在N末端附近有一个酪蛋白激酶2(CK2)磷酸化位点,CK2抑制剂导致众多的PML体和ZC3H8聚集成少数较大的体。移除抑制剂后PML体恢复到原始状态。缺少预测的CK2磷酸化位点的突变ZC3H8显示出与野生型相似的定位和ZC3H8/PML体数量。相反,用谷氨酸替代可磷酸化的苏氨酸构建的突变体显示出显著增加的较小核灶数量。结论:这些实验表明Zc3h8表达在体外和体内促进侵袭性肿瘤细胞行为。我们的研究表明ZC3H8的完整性是维持PML体的关键。这项工作为Little Elongation Complex、PML体和癌细胞表型之间提供了联系。

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
ZC3H8表达是否促进肿瘤细胞侵袭性行为,以及其亚细胞定位与表型变化的关系。
核心机制
ZC3H8通过CK2磷酸化调节PML体的数量和大小,影响肿瘤细胞行为。
主要证据
体外实验显示敲降ZC3H8降低增殖、迁移和侵袭,过表达则相反;体内实验显示敲降减少肿瘤形成。免疫荧光显示ZC3H8与PML共定位,CK2抑制剂改变其定位,磷酸化突变体影响PML体数量。
研究意义
研究为LEC、PML体和癌症细胞表型之间提供了新的联系,提示ZC3H8可能是潜在的肿瘤治疗靶点。

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

检测ZC3H8在肿瘤细胞中的表达

确定ZC3H8在肿瘤细胞和正常细胞中的表达差异。

通过RT-qPCR检测小鼠乳腺肿瘤细胞系中Zc3h8的mRNA表达水平。

2

敲降ZC3H8观察体外细胞行为变化

探究降低ZC3H8表达对肿瘤细胞增殖、迁移、侵袭和转化能力的影响。

使用shRNA稳定敲降cV1A 03-31细胞中Zc3h8,进行增殖、迁移、侵袭、软琼脂和球体生长实验。

3

敲降ZC3H8观察体内肿瘤形成

验证ZC3H8敲降对体内肿瘤生长的影响。

将敲降细胞皮下注射到BALB/c小鼠,监测肿瘤形成和生长。

4

过表达ZC3H8观察正常细胞获得侵袭性表型

检测ZC3H8过表达是否赋予非致瘤性细胞恶性特征。

在COMMA-D细胞中稳定过表达Zc3h8,进行增殖、迁移、侵袭和体内成瘤实验。

5

ZC3H8的亚细胞定位研究

确定ZC3H8在细胞核中的定位以及与核体的关系。

使用免疫荧光共聚焦显微镜观察内源性ZC3H8与PML、COILIN等标记的共定位。

6

CK2抑制剂处理影响ZC3H8和PML体

探究CK2磷酸化对ZC3H8定位和PML体形态的影响。

使用TBB或quinalizarin处理细胞,免疫荧光观察PML和ZC3H8定位变化,以及洗脱后的恢复。

7

磷酸化突变体对核体形态的影响

验证ZC3H8的T32磷酸化位点对PML体数量和大小的影响。

瞬时转染野生型或突变型ZC3H8(T32A、T32E)到细胞,免疫荧光检测PML体。

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ZC3H8抗体AssayBiotechC19576
抗ZC3H8抗体Lifespan BioSciences59503
抗PML抗体AcrisAM20293AF-N
抗NONO抗体OneWorld41152
抗COILIN单克隆抗体AbnovaB01P
抗COILIN多克隆抗体OneWorld41139
抗CK2抗体Thermo FisherPA5-28686
抗V5抗体MilliporeAB3792
抗GAPDH抗体GeneTexGTX100118
抗GAPDH抗体OrigeneTA802519S
抗FLAG抗体Cell Signaling Technologies2368
抗β-微管蛋白抗体Cell Signaling Technologies2128
TBB(4,5,6,7-四溴苯并三唑)Tocris--
奎那扎林Sigma Aldrich--
pcDNA 3.1 V5 His 载体Thermo Fisher--
pEF6 V5 载体Thermo Fisher--
pSilencer 4.1 载体Ambion/ThermoFisher--
Q5定点突变试剂盒New England Biolabs--
DMEM培养基----
胎牛血清----
遗传霉素----
杀稻瘟菌素Thermo Fisher--
脂质体转染试剂Thermo Fisher--
Tri试剂Sigma/Aldrich--
VILO cDNA合成试剂盒Thermo Fisher--
Power-UP SYBR Green qPCR预混液Thermo Fisher--
硅胶插件Ibidi--
康宁Biocoat Matrigel侵袭小室Corning--
康宁圆底96孔板Corning4520
CellTiter-Glo 2.0发光细胞活力检测试剂盒Promega--
CLARIOstar酶标仪BMG Labtech--
RIPA裂解液Thermo Fisher--
磷酸酶抑制剂混合物IIResearch Products International--
蛋白酶抑制剂混合物IIIResearch Products International--
PVDF膜----
增强化学发光试剂Thermo Fisher--
Leica SP8共聚焦显微镜Leica--
Leica 63X油浸物镜Leica--
Olympus IX70显微镜Olympus--
Leica ICC50 HD显微镜Leica--
Vectashield +DAPI封片剂----

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
细胞培养和稳定转染
细胞培养基(DMEM+10% FBS),转染试剂Lipofectamine,筛选抗生素浓度(Geneticin 500 μg/ml,Blasticidin 3 μg/ml)
阅读提示:Methods: Cell culture
RT-qPCR
引物序列,SYBR Green master mix,PCR条件(文中未明确说明)
阅读提示:Methods: RNA extraction and RT-qPCR
迁移和侵袭实验
划痕实验使用Ibidi插件,侵袭实验细胞数(2.5×10^4),孵育时间(22小时),趋化剂(5% FBS)
阅读提示:Methods: Migration and invasion assays
3D生长实验
软琼脂实验细胞数(5×10^4),培养时间(2周),球体实验细胞数(5×10^3),培养时间(观察至多周,文中未明确说明)
阅读提示:Methods: Assays for 3-D growth
细胞增殖实验
细胞数(5×10^3),测量时间(每24小时,持续5-7天)
阅读提示:Methods: Cell proliferation assay
体内肿瘤形成实验
细胞注射数(1×10^6),小鼠品系(BALB/c),观察时间(8周)
阅读提示:Methods: Tumor growth
免疫荧光和定点突变
抗体稀释度,固定和透化条件,突变体构建(T32A, T32E)
阅读提示:Methods: Fluorescence microscopy, Cloning and vectors