PARP1通过与HSP90AB1的相互作用负调控前列腺癌中BLM的转录。

PARP1 negatively regulates transcription of BLM through its interaction with HSP90AB1 in prostate cancer.

作者信息Mengqiu Huang, Lin Chen, Yingchu Guo, Yong Ruan, Houqiang Xu
PMID37415147
发布时间2023-07-06
DOI10.1186/s12967-023-04288-z

实验完整度

包含细胞系功能实验、机制研究(DNA pull-down、MS、ChIP-qPCR、co-IP)以及体内异种移植模型验证,证据层级多元。

主要模型

PC3细胞系 293T细胞系 PC3异种移植小鼠模型 人PCa组织样本

重点核对

BLM在人PCa组织中的过表达及其与临床分期(P=0.022)和Gleason分级(P=0.006)的相关性 PARP1与BLM启动子区域的结合(ChIP-qPCR,区域在-367至-294 bp) PARP1敲低或过表达对BLM启动子活性、mRNA和蛋白表达的影响 HSP90AB1与PARP1的相互作用及其对BLM转录的调节 ML216(5 μM)与奥拉帕尼(40 μM)联合处理对PC3细胞增殖、迁移和DNA损伤的影响

摘要

背景:前列腺癌(PCa)是一种影响全球大量男性的常见恶性肿瘤。Bloom综合征蛋白(BLM)解旋酶的高表达已成为一种有前景的癌症生物标志物,与PCa的发生和进展相关。然而,PCa中BLM调控的确切分子机制仍不清楚。方法:使用免疫组化(IHC)分析人标本中BLM的表达。合成了含有BLM启动子区域的5'-生物素标记DNA探针,以拉下BLM启动子结合蛋白。使用一系列检测方法进行了功能研究,包括CCK-8、EdU掺入、克隆形成、伤口划痕、Transwell迁移、碱性彗星实验、异种移植小鼠模型和H&E染色。使用多种技术进行了机制研究,包括链霉亲和素-琼脂糖介导的DNA下拉、质谱(MS)、免疫荧光(IF)、双荧光素酶报告基因检测系统、RT-qPCR、ChIP-qPCR、免疫共沉淀(co-IP)和western blot。结果:结果显示BLM在人PCa组织中的显著上调,其过表达与PCa患者的不良预后相关。BLM表达升高与晚期临床分期(P=0.022)和Gleason分级(P=0.006)显著相关。体外实验表明,BLM敲低对细胞增殖、克隆形成、侵袭和迁移具有抑制作用。此外,PARP1(聚(ADP-核糖)聚合酶1)被确定为BLM启动子结合蛋白。进一步研究表明,PARP1的下调导致BLM启动子活性和表达增加,而PARP1的过表达则产生相反的效果。通过机制研究,我们阐明了PARP1与HSP90AB1(热休克蛋白α家族B类)之间的相互作用通过抵消PARP1对BLM的抑制作用来增强BLM的转录调控。此外,奥拉帕尼与ML216的联合治疗显示出对细胞增殖、克隆形成、侵袭和迁移的增强抑制作用。它还在体外诱导更严重的DNA损伤,并在体内对PC3异种移植肿瘤的增殖表现出优异的抑制作用。结论:本研究结果强调了BLM过表达作为PCa预后生物标志物的重要性,同时也证明了PARP1对BLM转录的负调控作用。同时靶向BLM和PARP1成为PCa治疗的有前景的治疗方法,具有潜在的临床意义。

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
BLM在前列腺癌中高表达,但其调控机制尚不清楚:哪些因子参与BLM的转录调控?
核心机制
PARP1作为负调控因子结合BLM启动子抑制其转录;HSP90AB1通过与PARP1相互作用并抵消其抑制作用,从而上调BLM转录。
主要证据
通过IHC和TCGA分析BLM表达及预后;用DNA pull-down和MS鉴定PARP1为结合蛋白;用ChIP-qPCR和双荧光素酶实验验证PARP1结合并抑制BLM启动子;用IP-MS、co-IP和IF证明HSP90AB1与PARP1相互作用;通过敲低/过表达实验证明HSP90AB1上调BLM。
研究意义
BLM过表达是PCa的预后生物标志物;靶向BLM和PARP1的联合治疗(ML216+奥拉帕尼)对PCa具有潜在临床应用价值。

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

BLM表达与临床相关性分析

评估BLM在PCa组织和细胞中的表达水平及其与临床病理特征和预后的关系

通过IHC分析90例PCa组织及配对癌旁组织,评估BLM表达;结合TCGA数据进行生存分析;用western blot检测PCa细胞系和正常前列腺上皮细胞中的BLM。

2

BLM敲低的功能研究

检测BLM对PCa细胞增殖、克隆形成、迁移和侵袭的影响

在PC3细胞中转染shRNA敲低BLM,通过CCK-8、EdU、克隆形成、划痕和Transwell实验评估细胞功能。

3

鉴定BLM启动子结合蛋白

找出与BLM启动子区域结合的核蛋白,寻找潜在转录调控因子

使用5'-生物素标记的BLM启动子DNA探针进行链霉亲和素-琼脂糖下拉实验,进行银染和质谱鉴定,发现PARP1。

4

验证PARP1对BLM的调控

确证PARP1是否直接结合BLM启动子并抑制其转录

通过双荧光素酶报告实验、ChIP-qPCR、RT-qPCR和western blot检测PARP1敲低或过表达对BLM启动子活性和表达的影响,并用奥拉帕尼处理验证。

5

鉴定HSP90AB1与PARP1的相互作用

寻找PARP1的相互作用蛋白,并探究其如何影响BLM的转录调控

通过免疫共沉淀和质谱鉴定PARP1相互作用蛋白,发现HSP90AB1;用IF和co-IP验证相互作用。

6

验证HSP90AB1对BLM转录的调控

验证HSP90AB1是否通过PARP1影响BLM转录

通过敲低或过表达HSP90AB1,检测BLM启动子活性、mRNA和蛋白表达;ChIP-qPCR检测HSP90AB1与BLM启动子的结合情况;通过共敲低或共表达分析验证其与PARP1的相互作用。

7

联合用药的体外抗肿瘤效果评估

检测BLM抑制剂ML216与PARP抑制剂奥拉帕尼联合使用对PCa细胞功能的影响

在PC3细胞中,用ML216和奥拉帕尼单独或联合处理,通过CCK-8、EdU、克隆形成、划痕和Transwell实验评估细胞增殖、迁移和侵袭。

8

联合用药对DNA损伤和修复通路的影响

评估联合用药对PC3细胞DNA双链断裂和修复通路的影响

用IF检测γH2AX和53BP1焦点形成,用碱性彗星实验检测DNA损伤,用western blot检测HR和NHEJ通路蛋白表达。

9

联合用药的体内抗肿瘤效果评估

在异种移植模型中验证联合用药的抗肿瘤效果及安全性

建立PC3异种移植小鼠模型,用ML216和奥拉帕尼单独或联合治疗,测量肿瘤体积、重量、增殖标志物Ki-67,并检查主要器官重量及体重。

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----
F-12K培养基ATCC--
DMEM高糖培养基HyClone--
胎牛血清----
青霉素-链霉素----
奥拉帕尼MedChemExpressAZD2281
ML216MedChemExpressCID-49852229
BLM抗体Biossbs-12872R
HSP90AB1抗体Proteintech11405-1-AP
XRCC4抗体Proteintech15817-1-AP
GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
PARP1抗体Abcamab227244
γH2AX (磷酸化S139)抗体Abcamab81299
ATM抗体Abcamab32420
ATM (磷酸化S1981)抗体Abcamab81292
RPA70抗体Abcamab79398
Mre11抗体Abcamab109623
DNA-PKcs抗体Abcamab32566
DNA-PKcs (磷酸化S2056)抗体Abcamab124918
Ki-67抗体Abcamab92742
53BP1抗体AffinityDF7472
FuGENE®HD转染试剂Promega--
Trizol试剂TaKaRa--
PrimeScript RT试剂盒TaKaRa--
SsoFast EvaGreen超混液Bio-Rad--
Hieff Canace® Plus PCR预混液Yeason--
链霉亲和素-琼脂糖珠Beaver Biosciences--
快速银染试剂盒Solarbio--
双荧光素酶报告基因检测系统试剂盒PromegaE1910
蛋白A/G琼脂糖珠BeaverBio--
SimpleChIP® Plus酶解染色质免疫沉淀试剂盒Cell Signaling Technology9005
CCK-8试剂盒APExBIO Technology LLC--
BD BioCoat 9 Matrigel侵袭小室BD Biosciences--

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
BLM表达分析
IHC组织芯片包含90对PCa及癌旁组织,抗BLM抗体稀释度、染色评分标准;TCGA数据获取和分析的具体参数(GEPIA工具)
阅读提示:见Materials and methods中Data resources、IF and IHC部分及Table 5
细胞功能实验
细胞系来源及培养条件;shRNA转染序列及效率验证;BLM敲低后功能实验的细胞密度、处理时间
阅读提示:见Materials and methods中Cell culture and drugs、Plasmids and short hairpin RNA transfection及Results中BLM overexpression...
BLM启动子结合蛋白鉴定
DNA探针序列(BLM启动子区域)、核蛋白提取量、链霉亲和素-琼脂糖珠用量、孵育条件
阅读提示:见Materials and methods中Streptavidin-agarose pull-down assay
PARP1调控BLM表达
双荧光素酶报告基因检测中报告质粒和pRL-TK比例、转染后时间;ChIP-qPCR引物序列、抗体、DNA片段大小;奥拉帕尼处理浓度(45 μM)和时间(48小时)
阅读提示:见Materials and methods中Dual luciferase reporter assay、ChIP-qPCR assay及Results中PARP1 was identified...
HSP90AB1与PARP1的相互作用
co-IP实验使用的抗体、蛋白A/G珠、洗涤条件;IF染色使用的抗体稀释度、共定位判断标准
阅读提示:见Materials and methods中Co-IP、IF and IHC及Results中HSP90AB1 was identified...
联合用药体外实验
ML216和奥拉帕尼的处理浓度(如5 μM和40 μM)及时间(48小时);CCK-8、EdU、克隆形成、划痕、Transwell的具体步骤
阅读提示:见Materials and methods中Cell viability assay...及Results中The combination of olaparib...
体内异种移植实验
小鼠品系、周龄、性别;PC3细胞注射数量、部位;分组(每组6只);给药剂量(奥拉帕尼30 mg/kg,ML216 15 mg/kg)、频次(每周三次)、持续时间(3周);肿瘤体积测量频率
阅读提示:见Materials and methods中In vivo xenograft studies及Results中Olaparib combined with ML216...