M6A修饰的circRBM33通过PDHA1介导的线粒体呼吸调控促进前列腺癌进展,并呈现为ARSI治疗的潜在靶点

M6A-modified circRBM33 promotes prostate cancer progression via PDHA1-mediated mitochondrial respiration regulation and presents a potential target for ARSI therapy.

作者信息Chuanfan Zhong, Zining Long, Taowei Yang, Shuo Wang, Weibo Zhong, Feng Hu, Jeremy Yuen-Chun Teoh, Jianming Lu, Xiangming Mao
PMID37056926
发布时间2023-03-05
DOI10.7150/ijbs.77133

实验完整度

研究发现circRBM33被m6A修饰,体外细胞实验和体内异种移植模型验证其促肿瘤作用,机制上通过FMR1稳定PDHA1 mRNA促进线粒体呼吸,并评估了ARSI敏感性。

主要模型

前列腺癌细胞系(22Rv1、DU145、C4-2、PC-3等) 正常前列腺上皮细胞系RWPE-1 BALB/c裸鼠异种移植瘤模型

重点核对

circRBM33的m6A修饰水平及METTL3的作用 circRBM33与FMR1的相互作用及其m6A依赖性 PDHA1 mRNA稳定性及表达水平变化 ARSI(恩杂鲁胺/达罗他胺)处理浓度及时间 体内实验中肿瘤细胞注射数量及药物剂量

摘要

N6-甲基腺苷(m6A)是各类RNA(包括环状RNA(circRNA))中最普遍的RNA修饰。越来越多的证据表明,circRNA可能在多种恶性肿瘤中发挥关键作用。然而,circRNA的m6A修饰在前列腺癌(PCa)中的生物学相关性仍不清楚,需要阐明。我们的数据显示,circRBM33被m6A修饰,并且在PCa细胞中的表达高于正常细胞/组织。体外和体内实验表明,circRBM33的下调/上调分别抑制/促进肿瘤生长和侵袭。降低m6A水平可挽救circRBM33的促肿瘤作用。此外,一旦被m6A修饰,circRBM33通过形成二元复合物与FMR1相互作用,维持下游靶基因PDHA1的mRNA稳定性。抑制/过表达circRBM33降低/增加了ATP产生、乙酰辅酶A水平和NADH/NAD+比值。此外,circRBM33的缺失显著增加了前列腺肿瘤对雄激素受体信号抑制剂(ARSI)治疗(包括恩杂鲁胺和达罗他胺)的反应敏感性。我们的研究表明,m6A介导的circRBM33-FMR1复合物可以通过稳定PDHA1 mRNA激活线粒体代谢,从而促进PCa进展,并且减弱circRBM33可增加ARSI在PCa治疗中的有效性。这种新发现的circRNA可能成为PCa的潜在治疗靶点。

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
m6A修饰的circRBM33在前列腺癌进展中的生物学作用及机制,以及其与ARSI治疗反应的相关性
核心机制
circRBM33被m6A修饰后与FMR1形成二元复合物,结合PDHA1 mRNA增强其稳定性,从而激活线粒体氧化磷酸化,促进PCa生长和转移
主要证据
体外细胞实验(CCK-8、集落形成、Transwell)显示circRBM33促进增殖和侵袭;体内异种移植实验显示circRBM33促进肿瘤生长;机制上通过MeRIP、RIP、ChIRP等验证circRBM33与FMR1相互作用及对PDHA1 mRNA稳定性的影响
研究意义
circRBM33可作为PCa的潜在治疗靶点,尤其对于CRPC,抑制circRBM33可增强ARSI治疗效果

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

鉴定circRBM33的m6A修饰及预后价值

验证circRBM33是否被m6A修饰,并评估其与PCa预后的关系

通过GSE113124和MeRIP测序鉴定circRBM33,Sanger测序确认反向剪接位点,meRIP实验验证m6A修饰,RNase R和放线菌素D实验检测稳定性,Kaplan-Meier生存分析评估预后

2

验证circRBM33在体外对PCa细胞增殖和侵袭的影响

确定circRBM33表达变化是否影响PCa细胞增殖和侵袭

在22Rv1和DU145细胞中敲低circRBM33,在C4-2和PC-3细胞中过表达,通过CCK-8、集落形成和Transwell实验检测细胞活力、集落形成能力和侵袭能力

3

验证circRBM33与FMR1的相互作用及其m6A依赖性

探究circRBM33是否与FMR1相互作用,且这种作用是否依赖于m6A修饰

利用FISH和核质分离确定circRBM33定位,ChIRP和RIP实验验证与FMR1的相互作用,通过METTL3敲低改变m6A水平,检测对circRBM33-FMR1相互作用的影响

4

评估FMR1对PCa细胞功能及预后的影响

确定FMR1是否促进PCa细胞侵袭性,并与其预后相关

通过siRNA敲低FMR1在22Rv1和DU145细胞中,CCK-8、集落形成、Transwell实验检测功能,使用GEPIA2数据库分析FMR1表达与DFS的关系,TMA分析FMR1与circRBM33的相关性

5

验证circRBM33对线粒体呼吸的影响

探究circRBM33是否通过影响线粒体呼吸促进PCa进展

通过qPCR和WB检测糖酵解和TCA循环关键酶表达,测量ATP、乙酰辅酶A和NAD+/NADH比值,并使用海马代谢分析仪检测OCR

6

验证FMR1对circRBM33介导的侵袭表型及线粒体呼吸的作用

确定FMR1是circRBM33介导的促癌效应所必需

在circRBM33过表达细胞中敲低FMR1,检测细胞增殖、集落形成、侵袭能力,以及ATP、乙酰辅酶A、NAD+/NADH和OCR的变化

7

验证circRBM33-FMR1复合物对PDHA1 mRNA稳定性的维持

确定circRBM33-FMR1复合物是否通过稳定PDHA1 mRNA来调节其表达

通过FMR1-RIP实验验证PDHA1 mRNA与FMR1的结合,RNA稳定性实验检测FMR1或circRBM33改变后PDHA1 mRNA半衰期变化

8

体内验证circRBM33对肿瘤生长的影响

验证circRBM33在体内对PCa肿瘤生长的促进作用

将circRBM33过表达或敲低的PCa细胞皮下注射至裸鼠,监测肿瘤体积和重量,IHC检测Ki67、FMR1和PDHA1表达

9

评估circRBM33敲低对ARSI治疗敏感性的影响

确定circRBM33敲低是否增强PCa细胞对ARSI治疗的反应

体外用恩杂鲁胺或达罗他胺处理circRBM33敲低细胞,检测细胞活力;体内构建皮下移植瘤,口服ARSI,比较肿瘤生长差异

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
角质形成细胞无血清培养基----
牛垂体提取物----
人重组表皮生长因子----
RPMI-1640培养基----
DMEM培养基----
胎牛血清----
青霉素-链霉素溶液----
pLC5-ciR质粒Geneseed--
pcDNA3.1Tsingke Biotechnology--
pLKO.1Tsingke Biotechnology--
聚乙烯亚胺----
TRIzol试剂Invitrogen--
NanoDrop分光光度计----
TransScript® Uni一步法去gDNA和cDNA合成SuperMixTransgen--
PerfectStart® Green qPCR SuperMixTransgen--
RNase R----
PARIS™试剂盒Ambion--
RIPA裂解液----
聚偏二氟乙烯膜----
化学发光成像系统CLiNX ChemiScope Touch--
STM2457SelleckS9870
CCK-8试剂盒Meilune--
VICTOR NivoTM多功能酶标仪PerkinElmer--
Matrigel基质胶Corning354234
恩杂鲁胺SelleckS1250
达罗他胺MCEHY-16985
Ribo™荧光原位杂交试剂盒RIBOBIOC10910
抗荧光淬灭封片液(含DAPI)--P0131
牛血清白蛋白----
CoraLite488标记的山羊抗兔IgG (H+L)二抗ProteintechSA00013
共聚焦成像系统ZEISSLSM 900 with Airyscan 2
组织微阵列Shanghai Outdo Biotech Limited CompanyHProA060PG01
病理切片扫描仪LeicaSDPTOP HS6
Ki67抗体Abcamab15580
FMR1抗体Proteintech13755-1-AP
PDHA1抗体Proteintech18068-1-AP
BALB/c小鼠SPF (Beijing) Biotechnology Co., Ltd.--
NAD+/NADH检测试剂盒(WST-8法)BeyotimeS0175
增强型ATP检测试剂盒BeyotimeS0027
人乙酰辅酶A ELISA试剂盒MEIMIANAB-3528A
XF-24细胞外流量分析仪Seahorse Bioscience--
Seahorse XF细胞线粒体压力测试试剂盒Agilent--
甲基化RNA免疫沉淀试剂盒BersinBioBes5203
RNA免疫沉淀试剂盒BersinBioBes5101
染色质分离RNA纯化(ChIRP)试剂盒BersinBioBes5104
FMR1抗体Cell Signaling Technology#4317
HK2抗体Cell Signaling Technology#2867
PFKP抗体Cell Signaling Technology#12746
PKM1/2抗体Cell Signaling Technology#3186
LDHA抗体Cell Signaling Technology#3582
TKT抗体Proteintech11039-1-AP
G6PD抗体Proteintech25413-1-AP
β-肌动蛋白抗体Proteintech66009-1-Ig
AR抗体Proteintech22089-1-AP
METTL3抗体ABclonal TechnologyA8370
RBM33抗体Biossbs-21295R
N6-甲基腺苷抗体Abcamab208577
AR-v7抗体AbmartT55510

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:RWPE-1来自iCell Bioscience,LNCaP、C4-2、PC-3、DU145和22Rv1来自BeNa Culture Collection;培养基:RWPE-1使用K-SFM,LNCaP/C4-2/22Rv1使用RPMI-1640,PC-3/DU145使用DMEM;FBS浓度10%,青霉素-链霉素1%
阅读提示:Methods中的Cell Culture部分
质粒构建和病毒包装
circRBM33过表达质粒pLC5-ciR,shRNA慢病毒由GeneChem合成,FMR1过表达pcDNA3.1,METTL3 shRNA pLKO.1
阅读提示:Methods中的Plasmids, Oligo RNA and Lentivirus部分
RNA稳定性实验
放线菌素D浓度2 mg/ml,处理时间0、6、12、24小时(circRBM33)或0、3、6、9小时(PDHA1);RNase R用量2 U/μg RNA,处理30分钟
阅读提示:Methods中的RNA Stability Assays部分
细胞功能实验
CCK-8细胞数2000个/孔;集落形成细胞数1000个/孔,培养14天;Transwell细胞数6×10^4个/孔,培养24或48小时;基质胶品牌Corning,货号354234
阅读提示:Methods中的Cell Viability, Colony Formation and Invasion assays部分
ARSI敏感性实验
恩杂鲁胺浓度10-100 μM,处理48小时;达罗他胺浓度10-100 μM,处理48小时
阅读提示:Methods中的Cell Viability, Colony Formation and Invasion assays部分
FISH/IF
circRBM33探针浓度20 μM;使用RIBOBIO试剂盒C10910;DAPI封片液P0131
阅读提示:Methods中的Fluorescence in Situ Hybridization (FISH) and Immunofluorescence (IF)部分
Western blot
抗体品牌和货号:FMR1 (CST #4317)、METTL3 (ABclonal A8370)、PDHA1 (Proteintech 18068-1-AP);转移膜0.45 μM PVDF
阅读提示:Methods中的Antibodies and Western blot部分
免疫组化
TMA (HProA060PG01)来自上海芯超;抗体:Ki67 (Abcam ab15580)、FMR1 (Proteintech 13755-1-AP)、PDHA1 (Proteintech 18068-1-AP)
阅读提示:Methods中的Immunohistochemistry (IHC)部分
异种移植实验
BALB/c裸鼠4周龄雄性,注射细胞数5×10^6个/侧;药物剂量:恩杂鲁胺20 mg/kg,达罗他胺50 mg/kg,口服28天;肿瘤体积计算0.5×长×宽^2
阅读提示:Methods中的Xenograft Experiment部分
代谢检测
ATP检测试剂盒(Beyotime S0027)、NAD+/NADH试剂盒(Beyotime S0175)、乙酰辅酶A ELISA试剂盒(MEIMIAN AB-3528A);海马实验细胞数2×10^4个/孔
阅读提示:Methods中的Acetyl-CoA and NAD+/NADH Ratios and ATP examination及Seahorse Metabolic Flux Assay部分
机制研究(RIP/ChIRP)
试剂盒:MeRIP (BersinBio Bes5203)、RIP (BersinBio Bes5101)、ChIRP (BersinBio Bes5104);探针由Genepharm合成
阅读提示:Methods中的Methylated RNA Immunoprecipitation (meRIP) and RIP Assay及Chromatin Isolation by RNA Purification (ChIRP) Assay部分