去泛素化酶OTUB1通过促进YTHDF2蛋白稳定性并经由PRSS8 mRNA降解促进前列腺癌细胞增殖

YTHDF2 protein stabilization by the deubiquitinase OTUB1 promotes prostate cancer cell proliferation via PRSS8 mRNA degradation.

作者信息Xuefeng Zhao, Suli Lv, Neng Li, Qingli Zou, Lidong Sun, Tanjing Song
PMID38462165
发布时间2024-04
DOI10.1016/j.jbc.2024.107152

实验完整度

高

包含细胞系实验、体外泛素化实验、动物移植瘤模型、患者样本免疫组化以及TCGA数据分析等多个独立证据层级,并有功能验证和机制验证。

主要模型

前列腺癌细胞系PC-3、DU145、22RV1 HEK-293T细胞 PC-3异种移植瘤模型 RM-1同系移植瘤模型

重点核对

OTUB1敲低和过表达对YTHDF2蛋白水平的影响 OTUB1 C91S和D88A突变体对YTHDF2泛素化的不同影响 YTHDF2 WT和W432A/W486A突变体对PRSS8 mRNA结合和降解的影响 PRSS8过表达对E-钙黏蛋白和核β-连环蛋白水平的影响 PRSS8过表达对PC-3和RM-1异种移植瘤生长的影响

摘要

前列腺癌是男性癌症相关死亡的主要原因。RNA腺嘌呤N6-甲基化(m6A)的失调有助于癌症恶性转化。mRNA上的m6A可能影响mRNA剪接、周转、运输和翻译。m6A至少部分通过专门的m6A阅读器蛋白发挥这些作用,包括含YTH结构域的家族蛋白2(YTHDF2)。YTHDF2是发育所必需的,而其失调见于多种癌症,包括前列腺癌。然而,YTHDF2在癌症中失调和功能的机制仍不清楚。在这里,我们发现去泛素化酶OUT结构域包含泛素醛结合蛋白1(OTUB1)通过抑制YTHDF2的泛素化来增加其蛋白稳定性。通过体内和体外泛素化实验,OTUB1被证明可阻断泛素向YTHDF2的转移,这独立于其去泛素化酶活性。此外,功能转录组数据和m6A测序数据的分析将PRSS8确定为潜在的肿瘤抑制基因。OTUB1和YTHDF2降低PRSS8(一种胰蛋白酶样丝氨酸蛋白酶)的mRNA和蛋白水平。机制上,YTHDF2以m6A依赖性方式结合PRSS8 mRNA并促进其降解。进一步的细胞和小鼠模型功能研究表明,PRSS8是前列腺癌中OTUB1–YTHDF2轴的关键下游效应因子。我们发现在前列腺癌细胞中,PRSS8通过E-钙黏蛋白降低核β-连环蛋白水平,这独立于其蛋白酶活性。总的来说,我们的研究揭示了YTHDF2蛋白稳定性的关键调控因子,并建立了前列腺癌中功能性OTUB1–YTHDF2–PRSS8轴。

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
OTUB1如何调控YTHDF2蛋白稳定性,以及该调控是否通过PRSS8影响前列腺癌细胞增殖?
核心机制
OTUB1通过非经典机制抑制YTHDF2泛素化,稳定YTHDF2蛋白;YTHDF2以m6A依赖性方式结合并降解PRSS8 mRNA,下调PRSS8表达,进而通过E-钙黏蛋白/β-连环蛋白通路促进细胞增殖。
主要证据
通过共免疫沉淀、体内外泛素化实验、RNA免疫沉淀、细胞增殖实验、异种移植瘤模型和患者样本免疫组化等实验。
研究意义
该研究揭示了YTHDF2蛋白稳定性的新调控机制,并建立了OTUB1–YTHDF2–PRSS8轴在前列腺癌中的作用,为前列腺癌治疗提供潜在靶点。

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OTUB1与YTHDF2的相互作用

确认OTUB1和YTHDF2是否在细胞内相互结合。

在HEK-293T细胞中共转染Myc-OTUB1和FLAG-YTHDF2,进行共免疫沉淀和Western blot分析;在PC-3细胞中检测内源性相互作用。

2

检测OTUB1对YTHDF2蛋白稳定性的影响

确定OTUB1是否调控YTHDF2蛋白的稳定性。

在PC-3细胞中敲低或过表达OTUB1,使用环己酰亚胺处理检测YTHDF2蛋白降解速率。

3

研究OTUB1调控YTHDF2泛素化的机制

验证OTUB1是否以及如何影响YTHDF2的泛素化。

通过体内泛素化实验、体外去泛素化实验和体外泛素化实验检测OTUB1及其突变体对YTHDF2泛素化的影响。

4

评估YTHDF2在OTUB1促增殖功能中的作用

确定YTHDF2是否介导OTUB1对前列腺癌细胞增殖的促进作用。

在OTUB1敲低细胞中过表达YTHDF2,通过细胞计数、CCK-8和克隆形成实验检测细胞增殖。

5

鉴定OTUB1-YTHDF2下游效应因子PRSS8

寻找并验证PRSS8作为OTUB1-YTHDF2轴的直接下游靶基因。

分析已发表的转录组和m6A-seq数据,筛选候选基因,通过RT-qPCR和Western blot验证PRSS8表达变化。

6

验证YTHDF2以m6A依赖性方式调控PRSS8 mRNA

确认YTHDF2是否通过m6A识别结合并降解PRSS8 mRNA。

通过RNA免疫沉淀、m6A RIP和RNA稳定性实验检测YTHDF2与PRSS8 mRNA的相互作用及m6A依赖性。

7

评估PRSS8对前列腺癌细胞增殖的抑制作用

验证PRSS8是否具有肿瘤抑制功能,并探究其机制。

通过细胞增殖实验、异种移植瘤模型、Western blot和免疫荧光检测PRSS8对细胞增殖及E-钙黏蛋白/β-连环蛋白通路的影响。

8

证明PRSS8介导OTUB1-YTHDF2的促增殖效应

确认PRSS8是OTUB1-YTHDF2轴的关键下游效应因子。

在YTHDF2或OTUB1敲低细胞中同时敲低PRSS8,通过细胞计数、CCK-8和克隆形成实验检测细胞增殖恢复情况。

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
Ham's F-12K培养基Procell Life Science & Technology Co, LtdPM150910
极限必需培养基Procell Life Science & Technology Co, LtdPM150410
RPMI-1640培养基Procell Life Science & Technology Co, LtdPM150110
杜氏改良Eagle培养基Gibco12800082
胎牛血清PAN BiotechST30-3302
PVDF膜MilliporeIPVH00010
OTUB1抗体Cell Signaling Technology3783
YTHDF2抗体Cell Signaling Technology80014
YTHDF2抗体Proteintech24744-1-AP
PRSS8抗体Abcam185236
GAPDH抗体AbclonalAC033
β-肌动蛋白抗体AbclonalAC026
E-钙黏蛋白抗体BD Transduction Laboratories610182
β-连环蛋白抗体Cell Signaling Technology9562
组蛋白H3抗体Abcamab1791
泛素抗体Santa Cruzsc-8017
YTHDF1抗体Cell Signaling Technology86463
YTHDF3抗体Santa Cruzsc-377119
METTL14抗体Cell Signaling Technology51104
ALKBH5抗体Abcam195377
FTO抗体Cell Signaling Technology31687
HA标签抗体Cell Signaling Technology3724
FLAG标签抗体SigmaA8592
Myc标签抗体Santa Cruzsc-40
Myc标签抗体Proteintech16286-1-AP
HRP标记的山羊抗兔IgGJackson ImmunoResearch111-035-144
HRP标记的山羊抗小鼠IgGJackson ImmunoResearch115-035-062
HRP标记的单克隆小鼠抗兔IgGJackson ImmunoResearch211-032-171
HRP标记的山羊抗小鼠IgGJackson ImmunoResearch115-035-174
蛋白A/G琼脂糖珠TransGen BiotechDP501-01
抗FLAG抗体偶联琼脂糖珠SigmaA2220
TRIzol试剂Invitrogen15596026
NanoDrop One微量分光光度计Thermo Fisher Scientific701-058112
DNase IThermo Fisher ScientificEN0521
ReverTra Ace qPCR RT试剂盒ToyoboFSQ-101
SYBR green实时荧光定量PCR预混液ToyoboQPK-201
CFX连接实时荧光定量PCR仪Bio-Rad--
MG132MedChemExpressHY-13259
RNA酶抑制剂PromegaN2515
蛋白A/G磁珠MedChemExpressHY-K0202
m6A抗体Cell Signaling Technology56593
CCK-8试剂盒MedChemExpressHY-K0301
Multiskan GO紫外/可见分光光度计Thermo Fisher Scientific51119300
基质胶Corning354248
柠檬酸盐缓冲液Solarbio Life ScienceC1032
牛血清白蛋白Solarbio Life ScienceA8020
PRSS8抗体Abcam227225
HRP标记的二抗ZSGB-BioPV-9001
DAB显色液ZSGB-BioZLI-9017
中性树胶Solarbio Life ScienceG8590
NanoZoomer S360全切片扫描仪Hamamatsu Photonics--
OCT包埋剂Sakura Finetek IncSakura
LEICA CM1860冰冻切片机LEICA--
β-连环蛋白抗体AbclonalA19657
Alexa Fluor 488标记的驴抗兔IgGJackson ImmunoResearch711-545-152
DAPI文中未明确说明--
抗荧光淬灭封片剂AbcamAB104135

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
细胞系和培养条件
PC-3、DU145、22RV1细胞系和HEK-293T细胞的来源;培养基种类和血清浓度;培养条件(37°C,5% CO2)。
阅读提示:Experimental procedures - Cell culture
基因敲低和过表达
shRNA序列、目标基因;质粒载体;转染或感染方法;敲低效率验证。
阅读提示:Experimental procedures - KD and rescue expression
Western blot
细胞裂解液制备;抗体稀释比例;一抗和二抗来源;曝光条件。
阅读提示:Experimental procedures - Western Blot
泛素化实验
细胞处理(MG132浓度和时间);质粒共转染组合;免疫沉淀抗体;体外泛素化反应组分和浓度。
阅读提示:Experimental procedures - In vivo ubiquitination assay, In vitro ubiquitination assay
RNA免疫沉淀
抗体使用(YTHDF2和m6A);RNase抑制剂浓度;磁珠类型;洗涤缓冲液;RNA提取和分析方法。
阅读提示:Experimental procedures - YTHDF2 RIP, m6A RIP
mRNA稳定性实验
转录抑制剂(放线菌素D)浓度和处理时间;RT-qPCR检测的参考基因。
阅读提示:Experimental procedures - RNA stability assay
细胞增殖实验
细胞接种数量;培养时间;CCK-8添加量;孵育时间;吸光度测量波长。
阅读提示:Experimental procedures - Cell proliferation assay: CCK8 and cell counting
克隆形成实验
细胞接种数量;培养天数;固定和染色方法;扫描和分析软件参数。
阅读提示:Experimental procedures - Clonogenesis
小鼠移植瘤模型
细胞接种数量;基质胶混合比例;小鼠品系、性别、周龄;肿瘤体积测量公式;伦理批准号。
阅读提示:Experimental procedures - Mouse xenograft
免疫组化
样本来源;抗体(PRSS8)稀释与孵育条件;抗原修复缓冲液;显色底物;评分标准。
阅读提示:Experimental procedures - Immunohistochemical staining