KLHL7通过降解RASA2促进肝细胞癌进展和分子治疗耐药

KLHL7 promotes hepatocellular carcinoma progression and molecular therapy resistance by degrading RASA2.

作者信息Lin Chen, Yun Li, Yongheng Chen
PMID37378318
期刊iScience
发布时间2023-05-19
DOI10.1016/j.isci.2023.106914

实验完整度

包含体外细胞功能实验、体内异种移植瘤模型、患者组织样本分析及机制验证(泛素化、RAS-MAPK通路)等多个独立证据层级。

主要模型

Huh-7细胞 HCCLM3细胞 Hep3B细胞 BALB/c裸鼠皮下异种移植瘤模型

重点核对

KLHL7在HCC组织和细胞系中的表达水平 KLHL7敲低或过表达对细胞活力、克隆形成和体内肿瘤生长的影响 KLHL7对RASA2蛋白稳定性、K48泛素化和蛋白酶体降解的影响 KLHL7对RAS-MAPK通路(ERK1/2、MEK1磷酸化及GTP-RAS水平)的影响 KLHL7敲低联合乐伐替尼处理在体内外对肿瘤生长的抑制作用

摘要

肝细胞癌(HCC)是一种常见的侵袭性肿瘤,预后不良,患者通常对治疗药物似乎难以应答。在本研究中,我们发现KLHL7在HCC中表达上调,且与患者预后不良相关。体外和体内实验均发现KLHL7促进HCC发展。机制上,RASA2(一种RAS GAP)被鉴定为KLHL7的底物。生长因子上调KLHL7促进RASA2的K48连接的多聚泛素化,通过蛋白酶体途径降解。我们的体内实验显示,抑制KLHL7联合乐伐替尼治疗可有效杀伤HCC细胞。总之,这些发现证明了KLHL7在HCC中的作用,并揭示了生长因子调节RAS-MAPK通路的机制。它代表了HCC的潜在治疗靶点。

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
KLHL7在肝细胞癌中的表达、功能及其在肿瘤进展和分子治疗耐药中的机制是什么?
核心机制
KLHL7作为BCR E3泛素连接酶复合物的底物识别亚基,通过促进RASA2的K48连接多聚泛素化并经蛋白酶体途径降解RASA2,从而增强RAS-MAPK信号通路激活,促进HCC进展和分子治疗耐药。
主要证据
体外实验显示KLHL7敲低抑制Huh-7和HCCLM3细胞活力、克隆形成及体内肿瘤生长,过表达促进Hep3B细胞增殖;机制上,Co-IP和免疫荧光证实KLHL7与RASA2相互作用,泛素化实验证明KLHL7促进RASA2 K48泛素化,CHX实验显示KLHL7缩短RASA2蛋白半衰期;患者组织分析显示KLHL7高表达与RASA2低表达及ERK磷酸化升高相关。
研究意义
研究表明KLHL7可能是肝细胞癌的潜在治疗靶点,抑制KLHL7可增强乐伐替尼等分子治疗药物的疗效。

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

临床样本和数据库分析KLHL7表达与预后

探究KLHL7在肝细胞癌中的表达水平及其与患者预后的关系。

利用TCGA和UALCAN等公共数据库分析KLHL7 mRNA在HCC组织与正常组织中的表达,并分析其与分期、总生存期和无进展生存期的关联;通过免疫组化检测HCC组织和癌旁组织中KLHL7蛋白表达。

2

体外细胞功能实验验证KLHL7的致癌作用

验证KLHL7对肝细胞癌细胞活力、增殖和克隆形成的影响。

在Huh-7和HCCLM3细胞中敲低KLHL7,在Hep3B细胞中过表达KLHL7,通过CCK-8细胞活力实验和克隆形成实验检测细胞增殖能力,并评估药物敏感性。

3

体内异种移植瘤模型验证KLHL7对肿瘤生长的影响

在体内验证KLHL7敲低对肿瘤生长的影响。

将shKLHL7或对照HCCLM3细胞皮下接种至裸鼠,测量肿瘤体积和重量。

4

RAS-MAPK通路活性检测

探究KLHL7对RAS-MAPK信号通路活性的影响。

在KLHL7敲低或过表达的HCC细胞中,通过Western blot检测ERK1/2和MEK1磷酸化水平,并通过GST-RAF1-RBD pulldown检测GTP-RAS水平。

5

验证KLHL7与RASA2的相互作用及泛素化降解

验证KLHL7是否与RASA2相互作用并通过泛素化途径降解RASA2。

通过Co-IP、免疫荧光验证KLHL7与RASA2的相互作用;在293T细胞中共表达KLHL7和RASA2,检测RASA2蛋白水平,并用MG132和CHX处理验证蛋白酶体依赖的降解;通过体内泛素化实验检测RASA2的K48连接泛素化。

6

验证RASA2介导KLHL7的功能效应

验证KLHL7促进肿瘤生长和耐药是否依赖于RASA2。

在Huh-7和HCCLM3细胞中同时敲低KLHL7和RASA2,检测RAS-MAPK通路活性、细胞活力、软琼脂克隆形成和乐伐替尼敏感性。

7

体内验证KLHL7抑制联合乐伐替尼的治疗效果

验证在体内抑制KLHL7是否能增强乐伐替尼对HCC的疗效。

使用HCCLM3细胞建立裸鼠皮下移植瘤模型,给予乐伐替尼口服处理,比较shKLHL7与对照组的肿瘤生长,并通过免疫组化检测肿瘤组织中KLHL7、RASA2和P-ERK1/2水平。

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
抗KLHL7抗体Sigma-AldrichHPA029491
RASA2兔多克隆抗体ABclonalA18375
磷酸化p44/42 MAPK (Erk1/2) (Thr202/Tyr204)抗体Cell Signaling Technology4376
磷酸化MEK1/2 (Ser217/221) (41G9)兔单克隆抗体Cell Signaling Technology9154
p44/42 MAPK (Erk1/2)抗体Cell Signaling Technology3510
MEK1/2抗体Cell Signaling Technology9122
KRAS+HRAS+NRAS兔单克隆抗体ABclonalA19779
单克隆抗FLAG M2抗体Sigma-AldrichF4049
DYKDDDDK标签 (D6W5B) 兔单克隆抗体Cell Signaling Technology70569
小鼠抗Myc标签单克隆抗体ABclonalAE010
HA标签 (26D11) 单克隆抗体AbmartM20003
GST标签 (12G8) 单克隆抗体AbmartM20007
组织芯片1SHANGHAI OUTDO BIOTECHHLiv-HCC030PG-01
组织芯片2SHANGHAI OUTDO BIOTECHHLiv-SP041
MG132SelleckS2619
链霉亲和素琼脂糖树脂 6FFYEASEN20512ES08
基质胶基底膜基质Corning356234
GSTSep谷胱甘肽琼脂糖树脂 4FFYEASEN20508ES10
甲磺酸乐伐替尼GLPBIOGC36438
甲苯磺酸索拉非尼GLPBIOGC16499
Hep3B细胞系ProcellCL-0102
HepG2细胞系ProcellCL-0103
Huh-7细胞系ProcellCL-0120
HCCLM3细胞系Qiao Xin Zhou BiotechnologyZQ0023
HEK293T细胞系Chinese Academy of SciencesSCSP-502
BALB/c裸鼠Charles River194
pcDNA3.1 (+) 载体InvitrogenV79020
pLKO.1 puro载体addgenePlasmid #8453
pMD2.GaddgenePlasmid #12259
psPAX2addgenePlasmid #12260
pRK5-HA-泛素-野生型addgenePlasmid #17608
pRK5-HA-泛素-K63addgenePlasmid #17606
pRK5-HA-泛素-K48addgenePlasmid #17605
Raf-1 GST RBD 1-149addgenePlasmid #13338
pLKO.1-blast载体addgenePlasmid #26655
pLVX-IRES-Puro(Flag-SBP)载体This paper--
pLV-Ubc-MCS-IRES-Bsd载体This paper--

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
DMEM培养基、10% FBS、37°C、5% CO2
阅读提示:STAR★Methods, Cell lines and transfections
质粒转染
转染试剂:jetOPTIMUS (Polyplus)
阅读提示:STAR★Methods, Cell lines and transfections
敲低与过表达
shRNA序列:shKLHL7(1): TCATCAGTGAAGCGCAGTATC; shKLHL7(2): CTGCTAGAATTTCCGTGAATA; shRASA2: GAATCTGCGCTACTATGTAGA;基因表达载体:pLV-Ubc-MCS-IRES-Bsd
阅读提示:STAR★Methods, Plasmid
动物实验
6周龄雄性BALB/c裸鼠,5×10^6细胞皮下接种,乐伐替尼10 mg/kg口服每周5次,肿瘤体积约100 mm^3时开始给药,肿瘤体积公式length×width^2/2
阅读提示:STAR★Methods, Experimental model and subject details
免疫组化
抗体稀释度:KLHL7 1:100, RASA2 1:100, P-ERK1/2 1:50
阅读提示:STAR★Methods, Patient specimens and tissue microarrays
泛素化实验
HA-Ubiquitin质粒(WT、K48、K63),转染后48小时裂解,SBP标签蛋白用链霉亲和素珠子富集
阅读提示:STAR★Methods, Ubiquitination assay
GST-RAF1 RBD pulldown
GST-RBD (10 μg),4°C孵育60 min
阅读提示:STAR★Methods, GST-RAF1 RBD pulldown
克隆形成实验
1000细胞/孔种于12孔板,处理2周,100%甲醇固定30 min,0.1%结晶紫染色
阅读提示:STAR★Methods, Colony formation assays
软琼脂克隆形成实验
底层0.6%低熔点琼脂,上层0.35%低熔点琼脂含2000细胞,培养3周
阅读提示:STAR★Methods, The soft agar colony formation assay
细胞活力实验
96孔板,10% CCK-8孵育30 min,450 nm吸光度
阅读提示:STAR★Methods, Cell viability assays
实时荧光定量PCR
TRIzol提取RNA,逆转录试剂和qPCR mix来自Vazyme,引物序列见STAR★Methods
阅读提示:STAR★Methods, Real-time PCR