由DEAD-box解旋酶和EMT转录因子定义的不同Ring1b复合物协同增强乳腺癌中E-cadherin的沉默

Distinct Ring1b complexes defined by DEAD-box helicases and EMT transcription factors synergistically enhance E-cadherin silencing in breast cancer.

作者信息Yawei Wang, Yingying Sun, Chao Shang, Lili Chen, Hongyu Chen, Dake Wang, Xianlu Zeng
PMID33608512
发布时间2021-02-19
DOI10.1038/s41419-021-03491-4

实验完整度

包含体外细胞实验(TGF-β诱导EMT、过表达/敲低Ring1b)、体内小鼠尾静脉转移模型、蛋白互作(IP/MS)、ChIP、临床组织样本免疫组化及生存分析等多层级验证。

主要模型

MCF-10A细胞(TGF-β诱导EMT) MDA-MB-231细胞(高转移乳腺癌细胞系) MCF-7细胞(低转移乳腺癌细胞系) BALB/c裸鼠尾静脉转移模型

重点核对

Ring1b过表达/敲低对E-cadherin表达和细胞迁移侵袭的影响 Ring1b与DDX3X/DDX5或Snail1/Twist2的相互作用(Co-IP) DDXs和EMT TFs在E-cadherin启动子上的结合区域(ChIP) Ring1b复合物对表观遗传标记(H2AK119ub、H3K27me3、H3K27ac)的影响 临床样本中Ring1b及互作蛋白表达与E-cadherin及预后的关联

摘要

Ring1b是多梳抑制复合物1(PRC1)的核心亚基,在多种高风险癌症中至关重要。然而,Ring1b在乳腺癌恶性程度中的表观遗传机制尚不清楚。在本研究中,我们展示了Ring1b表达增加通过削弱乳腺癌细胞的细胞间黏附来促进转移。我们证实Ring1b能够下调E-cadherin,并通过与DEAD-box RNA解旋酶(DDXs)或上皮-间质转化转录因子(EMT TFs)形成不同的复合物,在E-cadherin启动子的特定位点发挥作用,从而通过PRC1依赖性功能促成表观遗传重编程。DDXs-Ring1b复合物中度抑制E-cadherin,导致上皮细胞早期混合EMT状态,而EMT TFs-Ring1b复合物与DDXs-Ring1b复合物协同作用,进一步抑制间质样癌细胞中的E-cadherin。临床上,Ring1b与DDXs或EMT TFs的高表达预示低水平的E-cadherin、转移行为和不良预后。这些发现提供了Ring1b复合物在E-cadherin表达中的表观遗传调控机制。Ring1b复合物可能成为侵袭性乳腺癌诊断和预后的潜在治疗靶点和生物标志物。

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
Ring1b在乳腺癌恶性进展中的表观遗传调控机制是什么?
核心机制
Ring1b与DDXs(DDX3X/DDX5)或EMT TFs(Snail1/Twist2)形成不同的复合物,分别结合E-cadherin启动子的不同区域,通过PRC1依赖性机制协同沉默E-cadherin,促进EMT和转移。
主要证据
通过Co-IP/MS鉴定互作蛋白,ChIP显示DDXs结合启动子区域II,EMT TFs结合区域V,且Ring1b复合物增加抑制性表观标记(H2AK119ub、H3K27me3)减少活化标记(H3K27ac),体外和体内实验证实促进转移,临床样本验证表达关联。
研究意义
揭示Ring1b复合物作为E-cadherin表达的表观遗传调控机制,可能成为乳腺癌转移的治疗靶点和诊断预后生物标志物。

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

确立Ring1b在EMT中的作用

验证Ring1b表达及其PRC1依赖性功能在TGF-β诱导的EMT中是否增强。

用TGF-β处理MCF-10A细胞,通过qRT-PCR检测PRC1基因表达,Western blot检测Ring1b和H2AK119ub水平,并通过过表达或敲低Ring1b观察H2AK119ub变化。

2

验证Ring1b对细胞迁移和转移的影响

评估Ring1b在体外和体内对乳腺癌细胞迁移、侵袭和转移能力的影响。

通过Transwell实验检测过表达或敲低Ring1b后细胞的迁移和侵袭能力;通过尾静脉注射GFP+ 231细胞建立转移模型,6周后分析肺部转移结节和GFP+细胞比例。

3

鉴定Ring1b相互作用蛋白

鉴定与Ring1b相互作用的蛋白并确认复合物的形成。

通过免疫沉淀(IP)、SDS-PAGE、银染和质谱分析,从多种乳腺癌细胞中捕获Ring1b相互作用蛋白,并通过Co-IP和Western blot验证DDX3X、DDX5、Snail1、Twist2、Ezh2、HDAC1等蛋白的相互作用。

4

分析Ring1b复合物对E-cadherin表达的调控

验证Ring1b复合物是否协同抑制E-cadherin表达。

在10A和231细胞中分别或组合过表达/敲低Ring1b、DDXs、EMT TFs,检测E-cadherin的蛋白和mRNA水平。

5

确定Ring1b复合物在E-cadherin启动子上的结合位点

探究DDXs和EMT TFs是否选择性招募Ring1b至E-cadherin启动子的特定区域。

通过ChIP实验检测Ring1b、DDX3X、DDX5、Snail1和Twist2在E-cadherin启动子不同区域的结合情况,并分析共表达或敲低时的结合变化。

6

评估Ring1b复合物对表观遗传标记的影响

揭示Ring1b复合物是否改变E-cadherin启动子上的表观遗传修饰。

通过ChIP检测Ezh2、HDAC1、H3K27me3、H2AK119ub和H3K27ac在E-cadherin启动子上的富集情况,比较过表达不同组合蛋白后的变化。

7

临床样本中验证Ring1b复合物与E-cadherin及预后的关联

验证Ring1b及其互作蛋白在临床乳腺癌组织中的表达与E-cadherin、转移及预后的关系。

通过组织微阵列免疫组化检测Ring1b、DDX3X、DDX5、Snail1、Twist2和E-cadherin的表达,统计分析相关性,并使用TCGA数据库分析生存曲线。

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
DMEM培养基文中未明确说明--
胎牛血清Hyclone--
RPMI-1640培养基文中未明确说明--
胰岛素Sigma-Aldrich--
DMEM/F12培养基文中未明确说明--
马血清Gibco--
表皮生长因子Peprotech--
氢化可的松TCI--
霍乱毒素Sigma-Aldrich--
Vimentin抗体Santa Cruzsc-6260
纤连蛋白抗体Santa Cruzsc-18825
DDX3X抗体Santa Cruzsc-365768
DDX5抗体Santa Cruzsc-365164
Snail1抗体Santa Cruzsc-271977
H2A抗体GeneTex129418
Ring1b抗体Cell Signaling Technology5694
E-cadherin抗体Cell Signaling Technology3195
H2AK119ub抗体Cell Signaling Technology8240
Ezh2抗体Cell Signaling Technology5246
H3K27me3抗体Cell Signaling Technology9733
IgG抗体Cell Signaling Technology2729
H3抗体Cell Signaling Technology4620
HDAC1抗体Cell Signaling Technology34589
H3K27ac抗体Cell Signaling Technology8173
β-actin抗体Cell Signaling Technology3700
HA抗体Sigma-AldrichH9658
Flag抗体Sigma-AldrichF1804
CBX4抗体ABclonalAC011
Twist2抗体Bioss4173R
组织芯片US. BiomaxBR804b
超敏免疫组化检测试剂盒Bioworld--
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen--
RIPA裂解液文中未明确说明--
蛋白酶抑制剂混合物Cell Signaling Technology7012
BCA蛋白定量试剂盒Bioworld--
硝酸纤维素膜GE Healthcare--
ECL化学发光试剂ThermoFisher--
蛋白A/G磁珠MCE--
TritonX-100文中未明确说明--
DAPI文中未明确说明--
共聚焦显微镜OlympusFV1000
液相色谱-串联质谱Thermo FisherEasy-nLC1000,
Transwell小室Corning--
基质胶BD--
结晶紫文中未明确说明--
光学显微镜OlympusIX71
核糖核酸酶文中未明确说明--
碘化丙啶文中未明确说明--
流式细胞仪BDCanto
MTT试剂Sigma-AldrichM5655
二甲基亚砜文中未明确说明--
酶标仪BioTekSyenergy
TRIzol试剂Takara--
GoScript逆转录系统Promega--
SYBR Green染料Takara--
LightCycler 480实时荧光定量PCR仪Roche--
Cluster 3.0软件----
SimpleChIP试剂盒Cell Signaling Technology9003
SimpleChIP通用qPCR预混液Cell Signaling Technology88989
GraphPad Prism 6软件----

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、培养基成分、血清浓度、生长因子添加、培养条件
阅读提示:Materials and methods: Cell culture
TGF-β诱导EMT
TGF-β浓度、处理时间、细胞系
阅读提示:Figure 1A, 1B, 1D
Ring1b过表达/敲低
慢病毒载体、shRNA序列、转染试剂、筛选方法
阅读提示:Materials and methods: Plasmid and si-RNA transfections and lentiviral production
Transwell迁移和侵袭
细胞数量、孔径、基质胶、孵育时间、染色方法
阅读提示:Materials and methods: Transwell migration and invasion assays
体内转移模型
小鼠品系、周龄、细胞数量、注射方式、观察时间、肺部分析
阅读提示:Materials and methods: Mice and metastatic models
蛋白互作验证
抗体、IP条件、洗涤条件、检测方法
阅读提示:Materials and methods: Western blots, co-immunoprecipitation (IP), and immunofluorescence
ChIP实验
抗体、细胞固定条件、碎裂条件、qPCR引物
阅读提示:Materials and methods: Chromatin immunoprecipitation (ChIP)
临床样本分析
组织芯片来源、样本类型、免疫组化评分系统、统计方法
阅读提示:Materials and methods: Tissue microarray and immunohistochemistry