WTAP/IGF2BP3轴对ULK1的调控增强上皮性卵巢癌的线粒体自噬和进展

Regulation of ULK1 by WTAP/IGF2BP3 axis enhances mitophagy and progression in epithelial ovarian cancer.

作者信息Jiao Wang, Fei Zheng, Dandan Wang, Qing Yang
PMID38286802
发布时间2024-01-29
DOI10.1038/s41419-024-06477-0

实验完整度

包含临床组织样本分析、体外细胞功能实验、体内异种移植瘤模型,以及m6A修饰和RNA稳定性等机制验证。

主要模型

EOC细胞系(OVCAR-3、Caov-3、ES-2、A2780) 人正常卵巢上皮细胞系HOSEpiC BALB/c裸鼠异种移植瘤模型 EOC患者组织样本

重点核对

ULK1在EOC组织中的表达及与预后的关联(IHC、Western blot、RT-qPCR、Kaplan-Meier) ULK1敲低和过表达对EOC细胞增殖、迁移、凋亡及线粒体自噬的影响 WTAP对ULK1 mRNA稳定性及m6A修饰的调控(RIP、MeRIP、放线菌素D实验) IGF2BP3作为m6A reader对ULK1 mRNA稳定性的调控 自噬抑制剂(3-MA、CQ)对ULK1过表达诱导的增殖和迁移的影响

摘要

上皮性卵巢癌(EOC)患者迫切需要创新的治疗策略。既往研究表明,UNC-51样激酶1(ULK1)是一种丝氨酸/苏氨酸激酶,在多种肿瘤类型中调控细胞自噬和线粒体自噬中至关重要。然而,ULK1在EOC中的临床意义、生物学功能和潜在机制仍知之甚少。本研究表明,ULK1在EOC组织样本和EOC细胞系中表达上调,且ULK1表达增加与不良预后相关。功能上,过表达ULK1在体内外均增强EOC细胞的增殖和迁移能力。机制上,ULK1被鉴定为WTAP的m6A靶标。WTAP介导的ULK1 m6A修饰以IGF2BP3依赖的方式增强其mRNA稳定性,导致EOC中ULK1表达升高和线粒体自噬增强。总之,我们的研究揭示了WTAP/IGF2BP3-ULK1轴显著影响EOC中的保护性线粒体自噬,从而促进其进展。因此,ULK1的调控机制和生物学功能将其确定为EOC治疗干预的潜在分子靶点。

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
ULK1在上皮性卵巢癌中的临床意义、生物学功能及其潜在的分子调控机制是什么?
核心机制
WTAP介导ULK1 mRNA的m6A修饰,被IGF2BP3识别并结合,增强ULK1 mRNA稳定性,从而上调ULK1表达,促进保护性线粒体自噬,进而增强EOC细胞的增殖和迁移能力,促进肿瘤进展。
主要证据
临床样本中ULK1高表达与不良预后相关;体外功能实验显示ULK1敲低抑制增殖、迁移并增加凋亡,过表达则相反;体内异种移植瘤模型显示ULK1敲低抑制肿瘤生长;机制实验证实WTAP和IGF2BP3与ULK1 mRNA直接结合并调控其稳定性。
研究意义
研究表明ULK1及其调控轴WTAP/IGF2BP3-ULK1可能成为EOC的潜在预后标志物和治疗靶点。

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

临床样本中ULK1表达与预后分析

评估ULK1在EOC组织和正常卵巢组织中的表达差异及其与临床病理特征和预后的关系。

通过Western blot、RT-qPCR和免疫组化检测ULK1在EOC组织、交界性肿瘤、良性肿瘤及正常卵巢组织中的表达,并结合临床病理参数和生存数据进行关联分析。

2

体外细胞功能实验验证ULK1对EOC细胞恶性行为的影响

探究ULK1对EOC细胞增殖、迁移、凋亡及线粒体自噬的调控作用。

通过siRNA敲低或慢病毒过表达ULK1,使用CCK-8、克隆形成、Transwell、划痕、流式凋亡、TEM、MitoTracker染色和JC-1等实验检测细胞功能及线粒体自噬。

3

体内实验验证ULK1对肿瘤生长的影响

在体内验证ULK1对EOC肿瘤生长的影响。

将ULK1稳定敲低的ES-2细胞和对照细胞皮下注射至裸鼠,观察肿瘤生长曲线、肿瘤重量,并通过IHC检测Ki67和ULK1表达。

4

验证WTAP对ULK1的m6A修饰及mRNA稳定性调控

探究WTAP是否通过m6A修饰调控ULK1的表达稳定性。

使用siRNA敲低m6A相关酶(METTL3、METTL14、WTAP、ALKBH5、FTO),检测ULK1 mRNA水平;通过RIP、MeRIP验证WTAP与ULK1的结合及m6A修饰;用放线菌素D实验检测mRNA稳定性。

5

验证IGF2BP3作为m6A reader增强ULK1 mRNA稳定性

确定IGF2BP3是否为调控ULK1 mRNA稳定性的关键m6A reader。

通过siRNA敲低IGF2BP1/2/3,检测ULK1 mRNA水平;利用RIP验证IGF2BP3与ULK1的结合;放线菌素D实验检测mRNA稳定性。

6

Rescue实验验证WTAP/IGF2BP3通过ULK1发挥作用

验证WTAP和IGF2BP3对ULK1的调控是否影响其促癌功能。

在WTAP过表达或IGF2BP3过表达细胞中敲低ULK1,检测细胞增殖、迁移、凋亡及线粒体自噬指标的变化。

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Procell--
McCoy's 5A培养基Procell--
胎牛血清Procell--
RIPA裂解液Beyotime--
PVDF膜----
增强化学发光Thermo Scientific--
TRIzol试剂Takara Bio--
NanoDrop 2000分光光度计Thermo Scientific--
ULK1抗体Proteintech20986-1-AP
Ki-67抗体Cell Signaling Technology9027T
苏木素Maixin Biotechnology--
GP-transfect-Mate转染试剂GenePharma--
CCK-8试剂盒GLPBIOGK10001
Annexin V-FITC/PI染色液Vazyme--
流式细胞仪Beckman Coulter--
MitoTracker Red CMXRos探针Beyotime--
LC3抗体Proteintech14600-1-AP
DAPISolarbio--
共聚焦显微镜ZeissLSM880
透射电子显微镜JEOLJEM-1400Flash
BALB/c裸鼠HFK Bioscience--
EpiQuik m6A RNA甲基化定量试剂盒EpigentekP-9005
RIP试剂盒BersinBioBes5101
WTAP抗体Cell Signaling Technology41934S
IGF2BP3抗体Proteintech14642-1-AP
EpiQuik CUT & RUN m6A RNA富集试剂盒EpigentekP-9018
3-甲基腺嘌呤SigmaM9281
氯喹SigmaC6628

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
临床样本分析
ULK1表达水平与FIGO分期的相关性;样本来源和数量
阅读提示:见Materials and methods中Human tissue specimens和Results中ULK1表达部分,以及Table 1
细胞培养
细胞系来源和培养条件(培养基、FBS浓度、温度、CO2浓度)
阅读提示:见Materials and methods中Cell culture
细胞功能实验
细胞数量、培养时间、处理浓度(如3-MA 5mM,CQ 30μM)
阅读提示:见Materials and methods中Cell viability assay、Colony formation assay、Cell scratch assay、Transwell migration assay、Apoptosis assay,以及图5图注
线粒体自噬检测
MitoTracker Red CMXRos浓度、孵育时间;LC3抗体稀释度;TEM样品制备条件
阅读提示:见Materials and methods中MitoTracker staining、IF staining和Transmission electron microscopy
分子机制实验
siRNA序列和转染条件;RIP和MeRIP实验步骤;ACD浓度(10μg/mL)和处理时间点
阅读提示:见Materials and methods中Cell transfection、RNA immunoprecipitation、m6A methylated RNA immunoprecipitation、RNA stability assay
动物实验
小鼠品系、周龄、性别、每组数量、注射细胞数和部位、肿瘤测量频率
阅读提示:见Materials and methods中Animal study