顺铂诱导的APE2过表达破坏MYH9功能并导致听力损失

Cisplatin-Induced APE2 Overexpression Disrupts MYH9 Function and Causes Hearing Loss.

作者信息Qingzhu Wang, Eric E Irons, Wanying Zhang, Fangfang Zhao, Meng-Han Chang, Esther Dai, Joelle Jeon, Hanna Hong, Rie Maeda, Minseo Kim, Kylin A Emhoff, Mei Yin, Belinda B Willard, Qing Y Zheng, Richard A Prayson, Jordan Beach, Jennifer S Yu, Bohua Hu, Jianjun Zhao, Jianhong Lin
PMID40464565
发布时间2025-06-01
DOI10.1158/2767-9764.CRC-24-0506

实验完整度

包含体外细胞实验(HEI-OC1)、体内转基因小鼠模型(Prestin-CreERT2; hAPE2LSL)、患者组织样本、蛋白质组学(LC/MS)和多种功能验证(听力测试、凋亡分析、线粒体功能检测)。

主要模型

HEI-OC1小鼠耳蜗毛细胞系 Prestin-CreERT2; hAPE2LSL条件性转基因小鼠模型(外毛细胞特异性APE2过表达) 患者耳蜗组织样本(顺铂相关听力损失患者和正常供体)

重点核对

APE2过表达是否足以导致听力损失(通过ABR和DPOAE测试评估) APE2敲低是否保护细胞免受顺铂诱导的凋亡(通过流式细胞术Annexin V/PI检测) APE2与MYH9的直接结合及其关键结构域(E853-A922) APE2敲低对线粒体功能的影响(Seahorse XF分析) APE2敲低对p53线粒体转位和凋亡信号的影响(免疫荧光和免疫印迹)

摘要

顺铂仍然是许多实体瘤化疗的基石,但其剂量限制性毒性(包括肾毒性、周围神经病变和耳毒性)限制了其应用,其中耳毒性对 pediatric 患者的影响尤为严重,且缺乏有效的预防策略。尽管迫切需要减轻顺铂毒性的治疗方法,但导致器官特异性损伤的潜在机制仍不完全清楚。我们先前确定了无嘌呤/无嘧啶内切酶(APE)2是顺铂诱导的急性肾损伤的关键介质,通过破坏线粒体完整性。在本研究中,我们将这些发现扩展到顺铂诱导的听力损失(C-HL)。我们证明顺铂在小鼠和人类外毛细胞中选择性诱导APE2(而非APE1)过表达。使用诱导型、外毛细胞特异性APE2转基因小鼠模型,我们表明APE2过表达本身足以导致高频听力损失,并伴有毛细胞丢失和电子显微镜观察到的静纤毛紊乱。在机制上,我们确定了APE2与MYH9之间的直接相互作用,定位了关键的MYH9结合域,并证明APE2敲低保留了线粒体代谢并保护耳蜗细胞免受顺铂诱导的凋亡。值得注意的是,APE2耗竭激活了ATR-p53信号轴,促进核p53定位并抑制线粒体凋亡途径。总之,这些发现揭示了驱动C-HL的非经典、APE2依赖性机制,并表明靶向APE2可能为预防顺铂诱导的耳毒性提供新的治疗策略。 意义: 这些结果揭示了APE2通过其与MYH9的相互作用发挥意外作用,强调了靶向APE2预防癌症患者C-HL的治疗前景。

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
APE2在顺铂诱导的听力损失中的机制作用是什么?
核心机制
APE2过表达与MYH9结合,诱导线粒体碎片化和功能障碍,抑制核内ATR-p53 DNA损伤反应,促进p53线粒体转位,激活线粒体凋亡途径,导致外毛细胞死亡。
主要证据
体外HEI-OC1细胞中APE2敲低减少凋亡并保护线粒体;转基因小鼠中APE2过表达导致听力损失和毛细胞丢失;AP2与MYH9的结合通过免疫共沉淀和质谱验证。
研究意义
靶向APE2可能为预防顺铂诱导的耳毒性提供新的治疗策略,同时保留其抗肿瘤活性。

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

验证APE2在顺铂处理的毛细胞中的表达和定位

确定APE2在顺铂诱导的耳毒性中的表达变化和亚细胞定位

对患者耳蜗组织进行IHC分析;对HEI-OC1细胞进行顺铂处理,免疫印迹检测APE1/APE2/ MYH9表达,免疫荧光观察APE2与线粒体共定位。

2

建立外毛细胞特异性APE2过表达转基因小鼠模型

评估APE2过表达是否足以导致听力损失

将hAPE2LSL/−小鼠与Prestin-CreERT2+/−小鼠杂交,通过他莫昔芬诱导Cre重组,使APE2在外毛细胞中过表达。

3

评估转基因小鼠的听力功能和毛细胞形态

检测APE2过表达对听力和毛细胞结构的影响

进行ABR和DPOAE测试评估听力,免疫荧光染色观察毛细胞,扫描电镜和透射电镜观察静纤毛和线粒体形态。

4

鉴定APE2结合蛋白和相互作用域

确定APE2的相互作用蛋白及关键结合域

在HEI-OC1细胞中过表达FLAG-APE2,进行免疫沉淀和质谱分析;构建MYH9截短片段和缺失突变体,通过共免疫沉淀和免疫荧光验证结合。

5

体外验证APE2敲低的作用

评估APE2敲低对顺铂诱导的细胞凋亡和线粒体功能的影响

使用ASO gapmers敲低APE2,进行凋亡检测(流式),线粒体呼吸功能检测(Seahorse),Western blot分析凋亡相关蛋白,免疫荧光观察p53线粒体转位。

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#11965092
胎牛血清Gibco#10437028
顺铂Cayman Chemical Company#13119
Annexin V结合缓冲液----
脂质体转染试剂----
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific--
TaqMan MicroRNA逆转录试剂盒Applied Biosystems--
SYBR Green PCR预混液Applied Biosystems--
IncuCyte ZOOM活细胞成像系统Essen BioScience--
胰蛋白酶----
LTQ-Orbitrap Elite质谱仪Thermo Fisher Scientific--
徕卡TCS SP8共聚焦显微镜Leica--
海马XFe24分析仪Agilent Technologies--
海马XF细胞线粒体压力测试试剂盒Agilent Technologies--
XF DMEM培养基Agilent Technologies--
DAB显色试剂盒Abcamab64238
徕卡DM2000 LED显微镜Leica--
徕卡DMC2900相机Leica--
RIPA裂解液----
线粒体分离试剂盒Thermo Fisher Scientific--
聚偏二氟乙烯膜Millipore--
SuperSignal West Femto最大灵敏度底物试剂盒Thermo Fisher Scientific--
蔡司Sigma VP扫描电子显微镜ZEISS--
EM UC7超薄切片机Leica Microsystems--
Tecnai G2 SpiritBT透射电子显微镜FEI--
APE2抗体GeneTexGTX13691
MYH9抗体GeneTexGTX113236
ATP5A抗体Abcamab176569
p53抗体Santa Cruz Biotechnologysc-6243
细胞色素C抗体Cell Signaling Technology4280
山羊抗兔AF488二抗Thermo Fisher ScientificA-11008
山羊抗小鼠AF594二抗Thermo Fisher ScientificA-11005
山羊抗人AF647二抗Thermo Fisher ScientificA55749-50UL
Myo7a抗体Thermo Fisher ScientificPA5-37182
Alexa 488偶联二抗Abcam--
APE2多克隆抗体Biossbs-6587R
APE1多克隆抗体Novus BiologicalsNB100-116SS
α-微管蛋白抗体Cell Signaling Technology2144
CHK1抗体Cell Signaling Technology37010
磷酸化CHK1-S317抗体Cell Signaling Technology2344
Bax抗体Cell Signaling Technology2772
磷酸化p53-S15抗体Cell Signaling Technology9284
GAPDH抗体Cell Signaling Technology5014
ATR抗体Cell Signaling Technology2790
磷酸化ATR-T1989抗体GeneTexGTX128145
ATM抗体Cell Signaling Technology2873
磷酸化ATM-S1981抗体Cell Signaling Technology5883
PCNA抗体Cell Signaling Technology2586
caspase 9抗体Cell Signaling Technology9502
HRP偶联抗兔IgG二抗Cell Signaling Technology7074
HRP偶联抗小鼠IgG二抗Cell Signaling Technology7076
APE2多克隆抗体Biossbs-6587R

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
细胞培养与药物处理
HEI-OC1细胞培养条件(33°C,10% CO2,DMEM含10% FBS);顺铂浓度范围250-10,000 ng/mL;处理时间点(3,6,9,12,24小时等)
阅读提示:Materials and Methods: Cell culture
动物模型
小鼠品系Prestin-CreERT2+/−; hAPE2LSL/−;他莫昔芬注射年龄(3周龄);分析时间点(7天后)
阅读提示:Materials and Methods: APE2 transgenic mice; Results: APE2 transgenic mice
听力功能测试
ABR测试参数(频率、声压级范围、步长);DPOAE测试参数(频率范围,刺激强度f1=65 dB, f2=55 dB)
阅读提示:Materials and Methods: Auditory brainstem response test; Distortion product otoacoustic emission test
细胞凋亡检测
Annexin V/PI染色步骤;流式细胞仪型号(BD LSR II);数据分析软件(FlowJo)
阅读提示:Materials and Methods: Apoptosis assays
线粒体功能检测
Seahorse XFe24分析仪;XF Cell Mito Stress Test试剂盒;细胞种植密度(5×10^4);药物浓度(oligomycin 1 μM, FCCP 2 μM, rotenone/antimycin A 0.5 μM)
阅读提示:Materials and Methods: Oxygen consumption assay