DNMT3A R882H突变通过调控NRF2/NQO1通路驱动急性髓系白血病对柔红霉素的耐药

DNMT3A R882H mutation drives daunorubicin resistance in acute myeloid leukemia via regulating NRF2/NQO1 pathway.

作者信息Xuan Chu, Liang Zhong, Wenran Dan, Xiao Wang, Zhonghui Zhang, Zhenyan Liu, Yang Lu, Xin Shao, Ziwei Zhou, Shuyu Chen, Beizhong Liu
PMID36303144
发布时间2022-10-27
DOI10.1186/s12964-022-00978-1

实验完整度

包含体外细胞实验(增殖、凋亡、药物敏感性)、分子机制研究(甲基化、蛋白稳定性、CO-IP)及数据库分析,但缺乏体内动物模型验证。

主要模型

KG-1a细胞系(AML LSC样,CD34+CD38-) THP1细胞系(人急性单核细胞白血病)

重点核对

DNMT3A R882H突变构建及稳定表达细胞系(KG-1a和THP1) 柔红霉素处理浓度(0.2, 0.4, 0.8 μM)和时间(36小时) Brusatol处理浓度(40 nM)及联合处理 CHX(10 μg/mL)处理时间(0, 20, 40, 60分钟)评估蛋白稳定性 Beat AML数据库样本(n=42)进行生存分析

摘要

背景:DNA甲基转移酶3A(DNMT3A)在急性髓系白血病(AML)中常在精氨酸882(DNMT3AR882)处发生突变。携带DNMT3A R882突变的AML患者通常对柔红霉素治疗耐药;然而,其相关机制仍不清楚。因此,迫切需要研究携带DNMT3A R882突变的AML患者对柔红霉素耐药的问题。方法:构建了携带DNMT3A野生型(DNMT3A-WT)和DNMT3A-Arg882His(DNMT3A-R882H)突变的AML细胞系,以研究DNMT3A R882H突变对细胞增殖、凋亡及对柔红霉素敏感性的作用。采用生物信息学分析NRF2在携带DNMT3A R882突变的AML患者中的作用。通过亚硫酸盐测序和CO-IP研究DNMT3A R882H突变对NRF2的调控机制。使用NRF2抑制剂Brusatol(Bru)探讨NRF2在携带DNMT3A R882H突变的AML细胞中的作用。结果:携带DNMT3A R882H突变的AML细胞表现出高增殖和抗凋亡活性。此外,与野生型细胞相比,突变细胞对柔红霉素的敏感性较低,并且NRF2表达较高。此外,在突变细胞中,NRF2/NQO1通路在柔红霉素处理后激活。DNMT3A R882H突变通过影响蛋白稳定性而非降低NRF2启动子甲基化来调控NRF2的表达。此外,抑制NRF2/NQO1通路显著提高了突变细胞对柔红霉素的敏感性。结论:我们的发现确定NRF2是调控细胞凋亡的重要因子,从而介导携带DNMT3A R882H突变的AML细胞对柔红霉素的化疗耐药。靶向NRF2可能是治疗携带DNMT3A R882H突变的AML患者的一种新治疗方法。

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
DNMT3A R882H突变如何介导AML细胞对柔红霉素的耐药?
核心机制
DNMT3A R882H突变通过增强NRF2蛋白稳定性而非改变启动子甲基化,上调NRF2表达,激活NRF2/NQO1通路,从而增强细胞增殖和抗凋亡能力,降低对柔红霉素的敏感性。
主要证据
在KG-1a和THP1细胞中,DNMT3A R882H突变促进增殖、抑制凋亡,降低对柔红霉素敏感性;NRF2及NQO1表达升高,且核内NRF2增多;CHX实验显示NRF2半衰期延长;NRF2抑制剂Brusatol可逆转耐药。
研究意义
靶向NRF2可能是治疗携带DNMT3A R882H突变的AML患者的一种新方法,可提高柔红霉素疗效并减少副作用。

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DNMT3A R882H突变细胞模型

验证DNMT3A R882H突变对细胞增殖和凋亡的影响

使用慢病毒载体在KG-1a和THP1细胞中过表达DNMT3A-WT、DNMT3A-R882H突变体或空载体,并通过嘌呤霉素筛选稳定细胞系。

2

检测细胞增殖和凋亡

评估DNMT3A R882H突变对细胞生长和凋亡的影响

使用CCK-8实验绘制生长曲线,流式细胞术检测凋亡率,Western blot分析凋亡相关蛋白表达。

3

评估柔红霉素敏感性

确定DNMT3A R882H突变是否降低细胞对柔红霉素的敏感性

用不同浓度柔红霉素处理细胞,检测凋亡率和细胞活力。

4

分析NRF2/NQO1通路表达

探索DNMT3A R882H突变对NRF2/NQO1通路的影响

通过数据库分析、qPCR、Western blot、免疫荧光检测NRF2及NQO1表达,并用GSEA分析通路富集。

5

研究DNMT3A R882H对NRF2的调控机制

探究DNMT3A R882H突变调控NRF2表达的方式

亚硫酸盐测序检测NRF2启动子CpG岛甲基化,CHX实验检测NRF2蛋白稳定性,免疫共沉淀检测DNMT3A与NRF2的相互作用。

6

验证NRF2抑制对药物敏感性的影响

验证抑制NRF2能否增强突变细胞对柔红霉素的敏感性

用Brusatol单独或联合DNR处理细胞,检测凋亡、细胞活力和NRF2/NQO1通路表达。

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
RPMI-1640培养基Gibco--
胎牛血清Gemini bio-products900-108
柔红霉素MedChem Express (MCE)HY-15648B
细胞计数试剂盒-8MedChem Express (MCE)HY-K0301
鸦胆子苦醇MedChem Express (MCE)HY-19543
核浆蛋白提取试剂盒Beyotime BiotechnologyP0027
HitransG感染增强液Genechem--
HistransP感染增强液Genechem--
Annexin V-FITC凋亡检测试剂盒SUNGENE BIOTECH--
CytoFLEX流式细胞仪Beckman Coulter--
ECL超敏Western HRP底物试剂盒EMD MilliporeWBULS0100
ECL显影系统GE Healthcare--
β-肌动蛋白抗体ORIGENETA-09
H3抗体Biossbsm-33042M
DNMT3A抗体abcamab188470
NRF2抗体Proteintech16396-1-AP
MCL1抗体Proteintech16225-1-AP
Bcl2抗体Proteintech12789-1-AP
Cle-PARP抗体Proteintech13371-1-AP
Bax抗体bimakeA5131
Bcl-xl抗体bimakeA5091
NQO1抗体bimakeA5464
IgG抗体Cell Signaling Technology--
胎羊血清Zhong-Shan Golden Bridge Biotechnology--
Coralite 594标记的山羊抗兔二抗ProteintechSA00013-4
DAPIBeyotime--
EZ DNA甲基化金试剂盒Zymo Research--
Pmd18-T载体Takara--
PrimeScript RT试剂盒Takara--
CFX Connect实时荧光定量PCR系统Bio-Rad--
SYBR Premix ExTaq II试剂盒Takara--
引物Sangon Biotech--
GraphPad Prism----
SPSS Statistics----

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
KG-1a和THP1细胞系来源及培养条件(RPMI-1640培养基、10% FBS、37°C、5% CO2)
阅读提示:Materials and methods中Cell lines and culture部分
稳转细胞系构建
慢病毒载体(表达WT和R882H突变体)来源Genechem,感染条件(5×10^4细胞/孔,感染3天,HitransG/HistransP),嘌呤霉素筛选浓度
阅读提示:Materials and methods中Generation of DNMT3A R882H mutant cell lines部分
药物处理
柔红霉素浓度(0, 0.2, 0.4, 0.8 μM)及处理时间;Brusatol浓度(40 nM)及联合处理方案
阅读提示:Results及Figure legends(图2, 图5)
凋亡检测
Annexin V-FITC试剂盒及流式细胞仪型号;细胞接种密度(5×10^5细胞/孔),处理时间
阅读提示:Materials and methods中Cellular apoptosis detection部分
蛋白稳定性实验
CHX浓度(10 μg/mL),处理时间(0, 20, 40, 60分钟)
阅读提示:Materials and methods中Cycloheximide assay部分
数据库分析
Beat AML数据库版本,样本数(n=42),分组标准(高/低NRF2表达)
阅读提示:Materials and methods中Statistical analysis部分