两个含MOF的组蛋白乙酰转移酶在人类细胞中以不同方式参与上皮-间质转化

Two distinct males absent on the first (MOF)-containing histone acetyltransferases are involved in the epithelial-mesenchymal transition in different ways in human cells.

作者信息Tao Wei, Hongsen Liu, Huihui Zhu, Wenqi Chen, Tingting Wu, Yuerong Bai, Xueyan Zhang, Yujuan Miao, Fei Wang, Yong Cai, Jingji Jin
PMID35416545
发布时间2022-04-13
DOI10.1007/s00018-022-04258-6

实验完整度

包含CRISPR/Cas9基因敲除细胞系、体外功能实验(增殖、侵袭、EMT标志物)、转录调控机制验证(荧光素酶报告、ChIP)及体内小鼠转移模型等多个独立证据层级。

主要模型

HEK293T细胞(MSL1-KO和NSL3-KO) 乳腺癌细胞系MCF-7和MDA-MB-231 B16F10黑色素瘤细胞(小鼠尾静脉转移模型) Balb/c小鼠移植瘤模型

重点核对

CRISPR/Cas9介导的MSL1-KO和NSL3-KO在293T细胞中的敲除效率通过Western blot验证 Transwell迁移实验中使用的细胞数量和培养时间(2×10^4细胞,24小时) 体内实验中B16F10细胞注射数量(未明确说明,但每组5只小鼠) 荧光素酶报告实验中的质粒转染量和时间(0.4μg报告质粒,48小时) ChIP-seq数据分析使用的抗体和细胞系(WT、MSL1-KO、NSL3-KO)

摘要

人类的雄性特异性致死(MOF)是一种组蛋白乙酰转移酶(HAT),在细胞中形成雄性特异性致死(MSL)和非特异性致死(NSL)两种多蛋白HAT。MSL最初在果蝇的剂量补偿研究中被发现,可特异性乙酰化H4K16,而NSL可同时催化H4的K5、K8和K16位点。然而,关于这两种HAT在调控特定生物学功能方面的比较研究鲜有报道。在此,我们提供证据表明MSL和NSL在上皮-间质转化(EMT)过程中以不同方式发挥作用。首先,CRISPR/Cas9介导的MSL1(MSL的关键亚基)敲除(KO)和NSL3(NSL的关键亚基)敲除细胞似乎倾向于成簇生长。有趣的是,前者促进细胞存活和克隆形成,而后者对细胞存活和克隆形成有相反的作用。细胞染色显示,MSL1-KO导致多极纺锤体,而NSL3-KO导致更多腔样细胞。此外,在Transwell实验中,沉默MSL1促进293T、MCF-7和MDA-MB-231细胞的侵袭。相反,在同样的NSL3沉默细胞中观察到对细胞侵袭的抑制作用。与此一致,间充质生物标志物如N-钙黏蛋白、波形蛋白和Snail与MSL1的表达水平呈负相关;然而,这些蛋白与NSL3在细胞中呈正相关。进一步研究阐明,MSL1(而非NSL3)能特异性结合含E-box的Snail启动子区域,从而负调控Snail的转录激活。此外,沉默MSL1促进B16F10黑色素瘤细胞在小鼠中的肺转移。最后,ChIP-Seq分析表明NSL可能主要参与磷脂酰肌醇介导的信号通路。总之,含MOF的MSL和NSL HAT可能以不同方式调控EMT过程,以应对不同的刺激。

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
含MOF的MSL和NSL两种组蛋白乙酰转移酶在调控上皮-间质转化(EMT)过程中是否以不同方式发挥作用?
核心机制
MSL1通过特异性结合Snail启动子上的E-box序列,抑制Snail的转录激活,从而负调控EMT;NSL3则通过其他机制(可能涉及磷脂酰肌醇信号通路)发挥相反作用。
主要证据
CRISPR/Cas9敲除MSL1或NSL3后,细胞形态、增殖、侵袭能力及EMT标志物表达发生相反变化;荧光素酶报告实验证实MSL1直接结合Snail启动子;体内实验显示沉默MSL1促进B16F10细胞肺转移。
研究意义
研究阐明MOF相关HAT在EMT中的差异调控机制,为理解肿瘤转移提供了新见解,可能为靶向治疗提供潜在方向。

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

建立MSL1-KO和NSL3-KO细胞系

通过CRISPR/Cas9敲除关键亚基,分别破坏MSL和NSL复合物的完整性,以研究其对细胞功能的影响。

利用CRISPR/Cas9技术针对MSL1外显子3和NSL3外显子2设计sgRNA,构建pX459载体,转染293T细胞后经嘌呤霉素筛选获得单克隆细胞系,并通过Western blot验证敲除效率。

2

细胞增殖和存活检测

评估MSL1和NSL3缺失对细胞增殖和克隆形成能力的影响。

通过MTT细胞增殖实验检测5天内细胞活力,通过克隆形成实验观察细胞集落形成能力。

3

细胞周期分析

检测MSL1-KO和NSL3-KO对细胞周期进程的影响。

通过流式细胞术分析碘化丙啶染色的细胞DNA含量,比较不同细胞周期的细胞比例。

4

细胞形态观察

观察MSL1和NSL3缺失引起的细胞形态变化,特别是纺锤体极性和细胞形态。

通过免疫荧光染色观察α-微管蛋白、中心粒蛋白和细胞核,分析多极纺锤体和腔样细胞的比例。

5

细胞迁移和侵袭检测

评估MSL1和NSL3表达水平对细胞迁移能力的影响。

使用Transwell小室进行迁移实验,计数迁移细胞数量,比较不同处理组的细胞迁移能力。

6

EMT标志物表达分析

检测MSL1和NSL3对上皮和间充质标志物表达的影响。

通过Western blot检测E-钙黏蛋白、N-钙黏蛋白、波形蛋白、Snail和SMAD3的蛋白水平。

7

转录调控机制研究

确定MSL1是否直接调控Snail的转录,并定位其结合区域。

构建Snail启动子不同截短体的荧光素酶报告质粒,与MSL1共转染后检测荧光素酶活性,并通过ChIP实验验证MSL1结合。

8

体内肿瘤生长和转移实验

验证MSL1沉默对体内肿瘤生长和肺转移的影响。

将MCF-7细胞(shNT或shMSL1)皮下注射裸鼠,观察肿瘤生长;将B16F10细胞(shNT或shMSL1)尾静脉注射Balb/c小鼠,观察肺转移情况。

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Gibco--
胎牛血清CLARK Bioscience--
青链霉素混合物Thermo Fisher Scientific--
pX459载体AddgeneCat#48139
聚乙烯亚胺Polysciences23966
嘌呤霉素----
碘化丙啶北京鼎国CF0031
核糖核酸酶ASigmaR5500
曲拉通X-100SigmaT8787
CellTiter 96水溶性细胞增殖检测试剂盒PromegaG3580
Transwell小室Corning--
含DAPI的Vectashield封片液Vector LaboratoriesH-1200
FITC偶联二抗--sc-2010
RNAiso PlusTakara9109
PrimeScript第一链cDNA合成试剂盒Takara6110A
TB Green Premix Ex Taq IITakaraRR820A
Eco实时PCR系统Illumina--
抗H4K16ac抗体Sigma-AldrichH9164
抗H4K5ac抗体Merck Millipore07-327
抗H4K8ac抗体Merck Millipore07-328
抗H3K4me1抗体Merck Millipore07-436
抗H3K4me2抗体Merck Millipore07-030
抗H3K4me3抗体Merck Millipore07-473
抗H3抗体Merck Millipore06-755
抗组蛋白H4抗体Proteintech16047-1-AP
抗MSL1抗体Proteintech24373-1-AP
抗SMAD3抗体Proteintech66516-1-Ig
抗MOF抗体BosterBM1942
抗E-钙黏蛋白抗体Santa Cruz Biotechnologysc-59778
抗N-钙黏蛋白抗体Santa Cruz Biotechnologysc-393933
抗波形蛋白抗体SolarbioK200054M
抗MSL2抗体Abcamab83911
抗Snail抗体ABclonalA11794
抗MMP9抗体ABclonalA0289
抗MMP2抗体Biossbs-4599R
NEBNext Ultra DNA文库制备试剂盒NEBE7370
Olympus BX40F显微镜Olympus--
Infinite F200 Pro酶标仪TECAN--

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
细胞系来源和培养基组成,包括DMEM、10% FBS和1%青链霉素,以及培养条件(37°C,5% CO2)
阅读提示:Materials and methods: Cell culture
基因敲除
sgRNA序列、质粒构建、转染试剂和筛选浓度(2μg/mL嘌呤霉素)
阅读提示:Materials and methods: Generation of the CRISPR/Cas9-mediated human MSL1-KO cell line
细胞增殖和克隆形成
细胞接种数量(MTT实验3000细胞/孔;克隆形成2000/3000细胞/孔)和检测时间点
阅读提示:Figure 1G-L以及Materials and methods: Cell viability assay和Colony formation assay
细胞周期分析
固定条件和PI染色浓度(50μg/mL),以及流式细胞仪型号
阅读提示:Materials and methods: Flow cytometry analysis
免疫荧光染色
抗体稀释比例(1:300)、固定和透化条件
阅读提示:Materials and methods: Immunofluorescence staining
迁移实验
Transwell孔径(8μm)、细胞数量(2×10^4)和培养时间(24小时)
阅读提示:Materials and methods: Transwell® migration assay
荧光素酶报告实验
质粒转染量(报告质粒0.4μg,效应质粒总量1.7μg)和检测时间(48小时)
阅读提示:Materials and methods: Luciferase reporter assay
体内实验
动物品系、年龄、体重、分组和每组数量(n=5),细胞注射方式和数量,以及观察时间(28天或21天)
阅读提示:Materials and methods: In vivo tumor metastasis experiments和Figure 8图注