HBO1(KAT7)组蛋白乙酰化激活Wnt/β-catenin信号通路促进B细胞急性淋巴细胞白血病发生

Histone acetylation by HBO1 (KAT7) activates Wnt/β-catenin signaling to promote leukemogenesis in B-cell acute lymphoblastic leukemia.

作者信息Hao Wang, Yingqi Qiu, Honghao Zhang, Ning Chang, Yuxing Hu, Jianyu Chen, Rong Hu, Peiyun Liao, Zhongwei Li, Yulu Yang, Qingyan Cen, Xiangyang Ding, Meifang Li, Xiaoling Xie, Yuhua Li
PMID37542030
发布时间2023-08-04
DOI10.1038/s41419-023-06019-0

实验完整度

研究包含细胞系体外实验、患者样本分析、异种移植小鼠模型等多层级证据,并进行了功能获得与缺失、机制验证和体内药效验证。

主要模型

B-ALL细胞系(NALM-6、REH、RS4;11) B-ALL患者来源的骨髓单个核细胞(BMMC) B-NDG小鼠异种移植模型(皮下和尾静脉注射)

重点核对

HBO1表达水平与患者无病生存期的相关性(Kaplan-Meier分析) HBO1敲低对细胞活力、增殖、凋亡和细胞周期的影响(CCK8、EdU、Annexin V、PI染色) HBO1是否通过其乙酰转移酶活性调控CTNNB1表达(HBO1-WT和G485A突变体回补实验) HBO1敲低对Wnt/β-catenin信号通路活性的影响(TOP/FOP flash报告基因) WM-3835在体内对B-ALL肿瘤生长和生存的影响(尾静脉注射模型)

摘要

B细胞急性淋巴细胞白血病(B-ALL)是一种侵袭性血液系统疾病,预后差。组蛋白乙酰化的失调在B-ALL的发病和进展中具有重要意义。作为一种基本的乙酰转移酶基因,HBO1(赖氨酸乙酰转移酶7/KAT7)在B-ALL中的作用尚未被研究。在此,我们发现HBO1在人B-ALL细胞中表达升高,并与较差的无病生存期相关。引人注目的是,HBO1敲低抑制了B-ALL细胞的活力、增殖和G1-S期进程,同时诱发凋亡。相反,HBO1的异位过表达增强了细胞活力和增殖,但抑制了凋亡激活。体内实验结果也证实了HBO1敲低对肿瘤生长的抑制作用。机制上,HBO1乙酰化组蛋白H3K14、H4K8和H4K12,随后上调CTNNB1表达,导致Wnt/β-catenin信号通路激活。此外,一种新型的HBO1小分子抑制剂WM-3835有效抑制了B-ALL的进展。我们的数据确定HBO1是CTNNB1的有效调节因子,在B-ALL中具有治疗潜力。

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
HBO1在B-ALL中的表达、功能及其作用机制是否尚未阐明?
核心机制
HBO1通过其乙酰转移酶活性乙酰化组蛋白H3K14、H4K8和H4K12,上调CTNNB1表达,从而激活Wnt/β-catenin信号通路,促进B-ALL进展。
主要证据
在B-ALL细胞系中,HBO1敲低或敲除抑制细胞活力、增殖并诱导凋亡,而过表达则相反;CHIP-qPCR证实HBO1结合CTNNB1启动子并促进其乙酰化;回补实验显示WT回补恢复表型而G485A突变体无效。
研究意义
研究表明HBO1是B-ALL的潜在治疗靶点,其抑制剂WM-3835在体外和体内均显示抗B-ALL活性,为B-ALL治疗提供新策略。

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

检测HBO1表达与临床相关性

分析HBO1在B-ALL患者和细胞系中的表达水平及其与预后的关系。

通过数据库分析和临床样本qRT-PCR、Western blot检测HBO1表达,并进行Kaplan-Meier生存分析。

2

功能获得与缺失实验

验证HBO1对B-ALL细胞增殖、凋亡和细胞周期的影响。

使用shRNA敲低和CRISPR/Cas9敲除HBO1,以及过表达HBO1,检测细胞活力、增殖、凋亡和细胞周期相关指标。

3

机制研究:HBO1调控CTNNB1表达及Wnt/β-catenin通路

探究HBO1是否通过乙酰化组蛋白调控CTNNB1进而激活Wnt/β-catenin信号通路。

进行RNA-seq、qRT-PCR、Western blot、免疫荧光、TOP/FOP flash报告基因、CHIP-qPCR等实验,并利用HBO1乙酰转移酶失活突变体G485A进行回补实验。

4

体内实验验证HBO1功能及WM-3835疗效

评估HBO1敲低对肿瘤生长的影响及WM-3835的抗B-ALL效果。

将NALM-6细胞皮下或尾静脉注射入B-NDG小鼠,观察肿瘤生长、生存期;用WM-3835治疗尾静脉模型小鼠,检测肿瘤负荷和生存期。

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----
胎牛血清----
细胞计数试剂盒-8Dojindo Co--
嘌呤霉素Solarbio--
杀稻瘟菌素MedChemExpress--
微管蛋白抗体Proteintech66031-1-Ig
HBO1抗体Proteintech13751-1-AP
组蛋白H4抗体Proteintech16047-1-AP
BCL2抗体Proteintech12789-1-AP
P21抗体Proteintech10355-1-AP
Cyclin D1抗体Proteintech60186-1-Ig
CDK4抗体Proteintech11026-1-AP
LaminB1抗体Proteintech66095-1-Ig
β-连环蛋白抗体Proteintech51067-2-AP
c-MYC抗体Proteintech10828-1-AP
MMP7抗体Proteintech10374-2-AP
组蛋白H3抗体Cell Signaling Tech#4499
乙酰化组蛋白H3赖氨酸14抗体Cell Signaling Tech#7627
cleaved-PARP抗体Cell Signaling Tech#5625
乙酰化组蛋白H3赖氨酸23抗体BioworldBS70005
乙酰化组蛋白H4赖氨酸8抗体BioworldBS74016
乙酰化组蛋白H4赖氨酸5抗体Biossbs-10721-R
乙酰化组蛋白H4赖氨酸12抗体Abcamab177793
Z-DEVD-FMKGlpbio--
Z-VAD-FMKGlpbio--
WM-3835MedChemExpress--
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo-Fisher Invitrogen--
Ficoll-Paque密度梯度离心液----
CD34磁珠分选试剂盒Miltenyi Biotec--
TRIzol试剂----
PrimeScript RT试剂盒Vazyme--
SYBR Green染料检测系统BIO-RAD--
BCA蛋白定量试剂盒KeyGEN BioTECH--
PVDF膜Millipore--
FDbio-Dura ECL发光液Fdbio science--
Annexin VKeyGEN BioTECH--
碘化丙啶KeyGEN BioTECH--
EdU Apollo-567试剂盒RiboBio--
Hoechst 33342----
甲基纤维素Sigma-Aldrich--
PI/RNase染色缓冲液BD Biosciences--
ssDNA ELISA试剂盒RUIXIN BIOTECH--
caspase-3活性检测试剂盒Beyotime--
pGL6-TA荧光素酶载体Beyotime--
pRL-TK海肾荧光素酶质粒Beyotime--
双荧光素酶报告基因检测试剂盒Beyotime--
pCDNA3.1(+)-Homo-β-catenin-NLS质粒IGE--
pCDNA3.1(+)-MYC-Homo-HBO1-NLS质粒IGE--
pCDNA3.1(+)-MYC-Homo-HBO1-G485A-NLS质粒IGE--
Illumina NovaSeq测序平台Illumina--
B-NDG小鼠BIOSYTOGEN--
SimpleChIP试剂盒Cell Signaling#9003

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、STR鉴定情况和支原体污染检测;培养基为RPMI 1640添加10%胎牛血清,37°C、5% CO2培养。
阅读提示:见Materials and methods中的Cell lines and culture conditions
基因敲低/敲除
shRNA靶序列(sh1和sh2),CRISPR sgRNA靶序列;病毒包装和感染细节,嘌呤霉素筛选浓度和时间。
阅读提示:见Materials and methods中的HBO1 shRNA和HBO1 knockout
功能实验
细胞接种密度(CCK8:1×10^4/孔;EdU:3×10^5/孔;集落形成:1000/孔)、处理时间(96h、48h、10天)等。
阅读提示:见Materials and methods中的Cell viability and death assays、EdU staining、Colony formation assays
机制研究
RNA-seq数据分析方法(DESeq2-EBSeq);CHIP-qPCR抗体和CTNNB1启动子扩增区域(-702~-640);TOP/FOP flash转染量(100ng TOP/FOP和1ng pRL-TK)。
阅读提示:见Materials and methods中的RNA-seq、Chromatin CHIP-qPCR assays、TOP/FOP flash activity assays
体内实验
小鼠品系(B-NDG)、年龄(4-6周)、性别(雌性)、注射细胞数(皮下5×10^6,尾静脉2×10^5)、给药剂量(WM-3835 10mg/kg每日)、时间(每天注射,持续2周)。
阅读提示:见Materials and methods中的Xenograft assays