β-羟基丁酸通过吲哚乙酰胺-N-甲基转移酶的β-羟基丁酰化抑制前列腺癌细胞的恶性表型

β-hydroxybutyrate inhibits malignant phenotypes of prostate cancer cells through β-hydroxybutyrylation of indoleacetamide-N-methyltransferase.

作者信息Yifan Zhang, Yunlong Li
PMID38555451
发布时间2024-03-30
DOI10.1186/s12935-024-03277-6

实验完整度

包含体外细胞系实验(CCK8、集落形成、流式、Transwell、Western blot)、机制验证(m6A meRIP、双荧光素酶、Co-IP)和体内小鼠异种移植模型,且同时包含功能验证和机制验证。

主要模型

PC3人前列腺癌细胞系 LNCaP人前列腺癌细胞系 DU145人前列腺癌细胞系 LNCaP细胞皮下异种移植裸鼠模型

重点核对

BHB处理浓度:细胞实验为0、15、25 mM,小鼠为100 mg/kg p300抑制剂A485浓度:细胞实验为2.5 µM,小鼠为30 mg/kg INMT敲低和过表达细胞株的构建(使用shRNA和过表达质粒) 异种移植模型:5×10^6 LNCaP细胞皮下注射,每组7只小鼠,治疗持续25-30天 检测指标:肿瘤体积、体重、Ki-67免疫组化、骨转移发生率

摘要

背景:前列腺癌(PCa)是男性最常见的癌症之一,与高死亡率和致残率相关。β-羟基丁酸(BHB),一种酮体,其在癌症中的作用日益受到关注。然而,其在PCa中的作用仍不清楚。本研究旨在探讨BHB作为PCa治疗替代方案的机制和可行性。方法:采用集落形成实验、流式细胞术、Western blot实验和Transwell实验来确定BHB对PCa细胞增殖和转移的影响。采用肿瘤球形成实验和醛脱氢酶实验来鉴定BHB或吲哚乙酰胺-N-甲基转移酶(INMT)对PCa细胞干性的影响。采用N6-甲基腺苷(m6A)-meRIP实时逆转录聚合酶链反应和双荧光素酶实验来确认INMT通过METTL3-m6A通路上调。采用Co-IP实验检测BHB介导的INMT的β-羟基丁酰化(kbhb)这一表观遗传修饰,并筛选调节INMT kbhb的酶。小鼠异种移植实验证明了BHB在体内的抗肿瘤作用。结果:BHB可通过抑制PCa细胞的干性来抑制其增殖、迁移和侵袭。机制上,INMT的表达受METTL3-m6A通路上调,被证明是一种促进PCa细胞干细胞样特征的致癌基因。BHB可通过INMT的kbhb抑制PCa的恶性表型,进而抑制INMT表达。结论:我们的研究结果表明BHB在PCa代谢治疗中的作用,从而提示了一种针对侵袭性PCa中INMT的表观遗传治疗策略。试验注册:不适用。补充信息:在线版本包含补充材料,可在10.1186/s12935-024-03277-6获取。关键词:β-羟基丁酸,前列腺癌,干性,INMT,Kbhb。

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
β-羟基丁酸(BHB)是否以及如何通过影响INMT表达和修饰来抑制前列腺癌细胞的恶性表型?
核心机制
INMT是前列腺癌中的致癌基因,通过上调SOX2启动子活性促进肿瘤干细胞样特征;BHB通过诱导INMT的β-羟基丁酰化(kbhb)修饰抑制其表达,从而抑制PCa恶性表型。
主要证据
体外实验显示BHB抑制PCa细胞增殖、克隆形成、迁移和侵袭,并降低干性标志物(SOX2、BMI1、CD133)表达;m6A meRIP和双荧光素酶实验证明INMT受METTL3-m6A调控;Co-IP实验证明BHB介导INMT的kbhb,且p300抑制剂A485逆转BHB的作用;体内异种移植实验显示BHB抑制肿瘤生长和骨转移,A485逆转该效应。
研究意义
该研究揭示了BHB通过INMT kbhb抑制PCa恶性表型的新机制,为BHB作为代谢治疗策略和靶向INMT的表观遗传治疗提供了理论基础。

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BHB对PCa细胞增殖、迁移和侵袭的影响

验证BHB对PCa细胞体外恶性表型的抑制作用

使用CCK8、集落形成、流式细胞术、Transwell实验和Western blot检测BHB处理后的细胞活力、增殖、细胞周期、凋亡、迁移、侵袭和EMT标志物表达。

2

评估BHB对PCa细胞干性的影响

验证BHB是否抑制PCa细胞的干细胞样特性

通过肿瘤球形成实验、ALDH实验、qPCR和Western blot检测干性标志物表达。

3

验证INMT对PCa细胞干性的促进作用

确认INMT作为致癌基因通过SOX2促进PCa细胞干性

在LNCaP和PC3细胞中过表达或敲低INMT,检测肿瘤球形成、ALDH活性、干性标志物表达及SOX2启动子活性。

4

阐明INMT通过METTL3-m6A通路上调

证明INMT的表达受METTL3介导的m6A修饰调控

检测METTL3表达,敲低或过表达METTL3后检测INMT表达,m6A meRIP qRT-PCR和双荧光素酶实验验证INMT 3'UTR的m6A修饰。

5

检测BHB介导的INMT β-羟基丁酰化(kbhb)并筛选相关酶

验证BHB通过INMT的kbhb修饰抑制其表达和功能,并确定调控kbhb的酶

用Co-IP和Western blot检测外源和内源INMT的kbhb,并用p300抑制剂A485、HDAC1和HDAC2过表达处理来筛选相关酶。

6

验证BHB通过INMT kbhb抑制恶性表型的功能关联

证明BHB介导的INMT kbhb是抑制PCa恶性表型的关键机制

使用p300抑制剂A485逆转BHB的作用,检测INMT表达、集落形成、迁移和侵袭能力。

7

体内验证BHB的抗肿瘤作用及其对kbhb的依赖

在动物模型中验证BHB抑制肿瘤生长和转移,并确认依赖于INMT kbhb

建立LNCaP皮下异种移植和骨转移模型,BHB和/或A485处理后检测肿瘤体积、重量、Ki-67、骨转移发生率及干性和EMT标志物表达。

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----
DMEM培养基----
胎牛血清----
角质细胞无血清培养基Invitrogen17005042
潮霉素----
嘌呤霉素----
β-羟基丁酸Sigma-Aldrich52017
A485Sigma-AldrichSML2192
Lipofectamine 3000转染试剂InvitrogenL3000015
Lipofectamine RNAiMAX转染试剂Invitrogen13778030
pGL3荧光素酶报告质粒PromegaE1751
pFlag-CMV2表达载体Sigma-AldrichE7033
CCK8试剂盒Abcamab228554
FITC/Annexin V凋亡检测试剂盒BD Pharmingen556547
碘化丙啶----
Transwell小室CorningCLS3464
基质胶MilliporeE1270
结晶紫Sigma-AldrichC0775
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
增强型蛋白浓度测定试剂盒BeyotimeP0010S
PVDF膜MilliporeISEQ00010
BeyoECL plus化学发光试剂盒BeyotimeP0018M
Trizol试剂BeyotimeR0016
Maxima H Minus第一链cDNA合成试剂盒Thermo ScientificK1682
SYBR Green荧光染料TakaraRR820A
ABI-7500实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
DMEM/F-12培养基Invitrogen12634028
B27添加剂Invitrogen17504044
表皮生长因子Sigma-AldrichE9644
成纤维细胞生长因子Gibco13256-029
ALDEFLUOR试剂盒Stem Cell Technologies01700
m6A MeRIP试剂盒Millipore17-10499
anti-m6A抗体InvitrogenMA5-33030
蛋白A/G磁珠Thermo Scientific88803
N6-甲基腺苷-5'-单磷酸钠盐----
RNeasy RNA提取试剂盒Qiagen74004
双荧光素酶报告基因试剂盒PromegaE1910
Anti-Flag M2磁珠Sigma-Aldrich--
Flag多肽Sigma-AldrichF4799
Anti-SLUG抗体Abcamab27568
Anti-TWIST1抗体Cell Signaling Technology90445
Anti-E-cadherin抗体Abcamab231303
Anti-vimentin抗体Sigma-AldrichV6630
Anti-snail抗体Sigma-AldrichSAB5700806
Anti-ZEB1抗体Abcamab276129
Anti-ZEB2抗体Abcamab191364
Anti-GAPDH抗体Abcamab8245
Anti-SOX2抗体Cell Signaling Technology14962
Anti-BMI1抗体Abcamab269678
Anti-CD133抗体Abcamab284389
Anti-KLF4抗体Abcamab129473
Anti-β-actin抗体Cell Signaling Technology3700
Anti-INMT抗体Abcamab181854
Anti-METTL3抗体Abcamab195352
Anti-METTL14抗体Abcamab220030
Anti-ALKBH5抗体Abcamab195376
Anti-FTO抗体Abcamab280081
Anti-Ki67抗体Abcamab15580
Anti-pan BHB-赖氨酸抗体PTM BioLabsPTM-1201RM
对照shRNASigma-AldrichSHC016
INMT shRNASigma-AldrichEHU138831
基质胶(用于异种移植)Corning354234
BD FACSAria II流式细胞分选仪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
细胞培养
细胞系来源和培养条件:PC3、LNCaP、DU145、RWPE-1和HEK293E的具体培养基和添加剂
阅读提示:Methods - Cell culture
BHB处理
BHB浓度(体外0、15、25 mM,体内100 mg/kg)和处理时长(24-48小时)
阅读提示:Methods - Chemicals and antibodies
细胞功能实验
CCK8、集落形成、细胞周期、凋亡和Transwell实验的细胞接种密度、BHB浓度和处理时间
阅读提示:Methods - Cell viability assay, Colony formation assay, Cell cycle analysis, Cell apoptosis analysis, Transwell
干性评估
肿瘤球形成实验的细胞密度(800 cells/well)、培养时间(7-15天),ALDH实验的细胞数和底物孵育时间
阅读提示:Methods - Tumor sphere formation assay, Aldehyde dehydrogenase (ALDH) assay
m6A机制验证
METTL3 siRNA序列、双荧光素酶报告基因的构建(INMT 3'UTR野生型和突变型)和检测方法
阅读提示:Methods - Transfection, plasmids, and siRNA; Methods - m6A meRIP qRT–PCR; Methods - Dual luciferase reporter assays
INMT kbhb检测
BHB和A485浓度、处理时间、免疫沉淀和Western blot所用抗体(anti-BHB-K, anti-INMT)
阅读提示:Methods - Evaluation of kbhb of INMT
体内异种移植实验
小鼠品系(BALB/c裸鼠)、周龄(5周)、体重(18-22g)、细胞接种数(5×10^6)、分组(每组7只)、给药剂量(BHB 100mg/kg, A485 30mg/kg)、给药方式(腹腔注射)及持续时间(25-30天)
阅读提示:Methods - Mouse xenograft assays
统计分析
统计方法(配对双尾Student t检验)、数据表示(mean±SD)、显著性水平(p<0.05)
阅读提示:Methods - Statistical analysis