G6PD上调Cyclin E1和MMP9促进透明细胞肾细胞癌进展

G6PD upregulates Cyclin E1 and MMP9 to promote clear cell renal cell carcinoma progression.

作者信息Qiao Zhang, Yueli Ni, Shujie Wang, Yannick Luther Agbana, Qiaoqiao Han, Wenjing Liu, Honggang Bai, Zihan Yi, Xiaojia Yi, Yuzhi Zhu, Buqing Sai, Lijuan Yang, Qiong Shi, Yingmin Kuang, Zhe Yang, Yuechun Zhu
PMID34975298
发布时间2022-01-01
DOI10.7150/ijms.58902

实验完整度

包含临床样本检测、TCGA数据分析、细胞功能实验(增殖、迁移)及体内异种移植模型验证,并涉及机制验证(siRNA和抑制剂干预)。

主要模型

人ccRCC肿瘤组织及配对癌旁组织(20对) 786-O、ACHN和Caki-1肾癌细胞系 BALB/c裸鼠异种移植瘤模型

重点核对

G6PD过表达或敲低的稳定细胞系构建(ACHN-G6PDOE, Caki-1-G6PDsi) Cyclin E1 siRNA转染与MMP9抑制剂JNJ0966处理(10 μM,24小时) qRT-PCR和Western blot检测G6PD、Cyclin E1和MMP9表达 细胞周期分析和MTS增殖实验 伤口愈合和Transwell迁移实验

摘要

背景:透明细胞肾细胞癌(ccRCC)是一种细胞代谢性疾病,具有高转移率和不良预后。我们先前的研究表明,葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)是磷酸戊糖途径的第一个限速酶,在ccRCC中高表达,并预示ccRCC患者的不良结局。本研究旨在确认G6PD在ccRCC中的致癌作用,并揭示涉及Cyclin E1和MMP9的G6PD介导的ccRCC进展的新机制。方法:采用实时RT-PCR、Western blot和免疫组化检测G6PD、Cyclin E1和MMP9在ccRCC中的表达模式。利用TCGA数据集挖掘,确定Cyclin E1和MMP9与G6PD表达的相关性、ccRCC临床病理特征与目的基因的关系以及ccRCC患者的预后。通过一系列体外细胞功能实验,研究G6PD在ccRCC进展中的作用及其对Cyclin E1和MMP9表达的调控效应。为在体内验证该机制,建立了异种移植小鼠模型。结果:G6PD、Cyclin E1和MMP9在ccRCC中过表达且呈正相关,并与ccRCC患者的不良预后相关。此外,G6PD改变了细胞周期动力学,促进了细胞增殖,在体外促进迁移,并在体内促进ccRCC发展,更可能通过增强Cyclin E1和MMP9的表达。结论:这些发现表明G6PD、Cyclin E1和MMP9促进ccRCC进展,可作为ccRCC治疗的新型生物标志物和潜在治疗靶点。

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
G6PD是否通过调控Cyclin E1和MMP9促进透明细胞肾细胞癌(ccRCC)的进展?
核心机制
G6PD通过上调Cyclin E1和MMP9的表达,改变细胞周期动力学、促进细胞增殖和迁移,从而促进ccRCC进展。
主要证据
在ccRCC组织和细胞系中,G6PD、Cyclin E1和MMP9高表达且正相关;G6PD过表达增加Cyclin E1和MMP9蛋白水平及MMP9活性,敲低则相反;Cyclin E1 siRNA和MMP9抑制剂可逆转G6PD介导的增殖和迁移;异种移植模型中G6PD过表达促进肿瘤生长并上调Cyclin E1和MMP9。
研究意义
G6PD、Cyclin E1和MMP9可作为ccRCC的新型生物标志物和潜在治疗靶点,为ccRCC治疗提供新的思路。

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

临床样本中G6PD、Cyclin E1和MMP9的表达检测

验证G6PD、Cyclin E1和MMP9在ccRCC组织中的表达水平及其临床相关性。

收集20对ccRCC肿瘤组织和配对癌旁正常组织,使用qRT-PCR、Western blot和免疫组化检测三种蛋白的表达。

2

TCGA数据挖掘分析基因表达与预后

在大型队列中验证Cyclin D1, E1和MMP9的表达差异、与G6PD的相关性以及对预后的影响。

从TCGA获取535例ccRCC和72例正常肾组织的转录组数据,分析基因表达差异、与临床病理参数的相关性、与G6PD的相关性以及生存分析。

3

构建G6PD过表达和敲低的稳定细胞系

建立体外模型以研究G6PD对Cyclin E1和MMP9表达的调控作用。

在ACHN和786-O细胞中过表达G6PD,在Caki-1和786-O细胞中敲低G6PD,通过质粒转染和抗生素筛选获得稳定细胞系。

4

验证G6PD对Cyclin E1和MMP9表达及活性的影响

确认G6PD是否调控Cyclin E1和MMP9的表达和活性。

在稳定细胞系中,通过qRT-PCR和Western blot检测Cyclin E1和MMP9的表达,并使用MMP9活性试剂盒检测其活性。

5

细胞周期和增殖功能实验

评估G6PD对细胞周期和增殖的影响。

通过PI染色流式细胞术分析细胞周期分布,通过MTS实验检测细胞增殖能力。

6

迁移功能实验

评估G6PD对细胞迁移能力的影响。

采用伤口愈合和Transwell实验检测G6PD过表达或敲低对细胞迁移的影响。

7

机制验证:Cyclin E1 siRNA和MMP9抑制剂干预

证实Cyclin E1和MMP9是G6PD介导的增殖和迁移所必需。

在Caki-1和ACHN-G6PDOE细胞中转染Cyclin E1 siRNA或使用MMP9抑制剂JNJ0966处理,随后检测细胞周期、增殖和迁移能力的变化。

8

体内异种移植模型验证

在体内验证G6PD通过上调Cyclin E1和MMP9促进ccRCC肿瘤生长。

将稳定转染的ACHN-G6PDOE、Caki-1-G6PDsi及对照细胞皮下注射到裸鼠体内,监测肿瘤生长,并检测肿瘤组织中G6PD、Cyclin E1和MMP9的表达及MMP9活性。

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
通用二步法检测试剂盒ZSGB-BIOPV-9000
DAB显色试剂盒MXB BiotechnologyDAB-2031
G6PD抗体Abcamab133525
Cyclin E1抗体(免疫组化)Biossbsm-52048R
MMP9抗体Abcamab76003
DMEM培养基GIBCO1195500
胎牛血清GIBCO10099141
胰蛋白酶GIBCO25200072
Lipofectamine 2000转染试剂----
嘌呤霉素----
G418----
Trizol试剂Invitrogen15596-018
Thermo逆转录试剂盒ThermoK1622
SYBR Green qPCR预混液Roche04913850001
RIPA蛋白裂解液----
BCA蛋白定量试剂----
G6PD抗体Abcamab133525
Cyclin D1抗体Abcamab16663
Cyclin E1抗体Abcamab33911
MMP9抗体Abcamab76003
β-actin抗体Cell Signaling Technology4967
山羊抗兔IgG二抗Santa Cruz Biotechnologysc2004
山羊抗小鼠IgG二抗Santa Cruz Biotechnologysc2005
MTS试剂PromegaCTB169
碘化丙啶----
PARTEC CyFlow Space流式细胞仪PARTEC--
JNJ0966 (MMP9抑制剂)SelleckS5696
MMP9活性检测试剂盒(细胞)GenmedGMS50088.1
MMP9活性检测试剂盒(组织)GenmedGMS50088.2
对照siRNARibobio--
靶向Cyclin E1的siRNARibobio--

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
临床样本检测
样本数量(20对)、组织来源(ccRCC及配对癌旁)、免疫组化评分标准(强度×百分比,>4为高表达)
阅读提示:Materials and Methods: Human specimens and IHC analysis
稳定细胞系构建
细胞系(ACHN, Caki-1)、转染质粒(pBABE-puro-G6PD, pSR-GFP/Neo-G6PD shRNA)、转染试剂(Lipofectamine 2000)、筛选药物浓度和时间(嘌呤霉素0.5 μg/ml 3周,G418 1000 μg/ml 3周)
阅读提示:Materials and Methods: Cell culture and stable cell construction
体外功能实验
MTS实验细胞密度(1×10^4/孔)、MTS孵育时间(2h)和检测波长(490nm);细胞周期实验同步化条件(0.2% FBS 24h,10% FBS 24h);迁移实验细胞数(1×10^5)和孵育时间(24h)
阅读提示:Materials and Methods: Cell cycle and proliferation assay; Wound healing and Transwell assay
机制干预
Cyclin E1 siRNA转染浓度(10 nM)和转染时间(48h);MMP9抑制剂JNJ0966浓度(10 μM)和处理时间(24h)
阅读提示:Materials and Methods: Wound healing and Transwell assay; Results section 6
体内异种移植
小鼠品系(BALB/c裸鼠)、周龄(6周)、细胞注射量(1×10^6)、肿瘤测量公式((length × width^2) × 0.5)
阅读提示:Materials and Methods: Mice model
MMP9活性检测
试剂盒类型(GMS50088.1细胞,GMS50088.2组织)、检测波长(OD 420nm)、温度(37°C)
阅读提示:Materials and Methods: MMP9 activity assay