ARNTL诱导的DUSP1上调通过失活ERK信号抑制食管鳞状细胞癌的肿瘤进展

Arntl-induced upregulation of DUSP1 inhibits tumor progression in esophageal squamous cell carcinoma by inactivating ERK signaling.

作者信息Jianjun Wang, Qifan Jia, Jingyao Sun, Sen Wu, Li Wei, Wenjian Yao
PMID39341782
发布时间2024-12-31
DOI10.1080/15384047.2024.2408042

实验完整度

包含体外细胞功能实验、体内异种移植模型及机制验证(ChIP、RNA pull-down、荧光素酶报告),证据层级独立且相互支撑。

主要模型

KYSE150和TE-1食管鳞癌细胞系 BALB/c裸鼠异种移植瘤模型 293T细胞(用于荧光素酶报告实验)

重点核对

ARNTL过表达及敲低效率:qRT-PCR和Western blot验证过表达和敲低效率 DUSP1敲低效率:sh-DUSP1转染后验证DUSP1表达变化 细胞处理分组:vector、ARNTL-ov、ARNTL-ov+sh-NC、ARNTL-ov+sh-DUSP1 体内实验:TE-1稳定转染ARNTL或对照,皮下接种BALB/c裸鼠(每组n=5) 检测指标:CCK-8、calcein-AM/PI、colony formation、EdU、流式凋亡、Western blot、免疫荧光

摘要

背景:食管鳞状细胞癌(ESCC)是食管癌的主要组织学类型,发病率高。芳香烃受体核转位样蛋白(ARNTL)是一种生物钟基因,与多种肿瘤的进展相关。然而,其在ESCC中的作用和机制尚不清楚。方法:使用TCGA数据库分析ARNTL表达,采用qRT-PCR检测,并通过GSEA分析ARNTL相关通路。通过检测细胞活力、增殖和凋亡来评估体外细胞功能行为。通过异种移植模型和PCNA、Ki67免疫荧光实验研究小鼠模型中的细胞生长。通过测序分析ARNTL的下游靶标,并通过荧光素酶报告、ChIP和RNA pull-down分析进行鉴定。使用GEO数据集分析双特异性蛋白磷酸酶-1(DUSP1)表达,并通过qRT-PCR和Western blotting测量。通过Western blotting检测蛋白表达。结果:ARNTL在食管癌中表达降低,并与组织学类型相关,ARNTL表达升高抑制ESCC细胞活力和增殖,促进细胞凋亡。ARNTL上调减少小鼠模型中肿瘤细胞生长,并降低PCNA和Ki67水平。此外,在ESCC中,ARNTL沉默后DUSP1下调。ARNTL可以结合并正向调控DUSP1转录。另外,DUSP1沉默逆转了ARNTL上调对ESCC细胞活力、增殖和凋亡的影响。ARNTL通过上调DUSP1降低ERK磷酸化,减弱ERK信号通路的激活。结论:在ESCC中,ARNTL通过转录上调DUSP1使ERK信号失活,从而阻碍细胞生长并促进细胞凋亡。

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
ARNTL在食管鳞状细胞癌(ESCC)进展中的作用及潜在机制是什么?
核心机制
ARNTL通过直接结合DUSP1启动子并转录上调DUSP1,进而抑制ERK磷酸化,使ERK信号失活,从而抑制细胞生长并促进凋亡。
主要证据
体外功能实验(CCK-8、colony formation、EdU、流式凋亡)显示ARNTL抑制细胞活力、增殖并促进凋亡;体内异种移植实验显示ARNTL减少肿瘤体积和重量;ChIP、RNA pull-down和荧光素酶报告实验证明ARNTL直接结合并调控DUSP1转录;DUSP1敲低逆转ARNTL的表型,并恢复p-ERK水平。
研究意义
研究提示ARNTL可能是ESCC治疗的潜在靶点,为ESCC的治疗提供新的方向。

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

ARNTL表达及关联分析

分析ARNTL在食管癌中的表达及其与ESCC进展的关联

利用TCGA数据库和GEPIA分析ARNTL在食管癌中的表达,比较不同组织学类型(ESCC和EAC)中的表达;通过GSEA分析ARNTL相关通路。

2

体外细胞功能验证

评估ARNTL过表达对ESCC细胞活力、增殖和凋亡的影响

在KYSE150和TE-1细胞中转染ARNTL过表达质粒,通过CCK-8、calcein-AM/PI、colony formation、EdU、流式凋亡及Western blot检测细胞功能变化。

3

体内异种移植实验

验证ARNTL过表达对ESCC肿瘤生长的影响

将稳定转染ARNTL的TE-1细胞皮下接种至裸鼠,监测肿瘤体积和重量,并通过免疫荧光检测PCNA和Ki67表达。

4

鉴定ARNTL下游靶标

寻找ARNTL调控的下游基因

对ARNTL敲低(si-ARNTL)的TE-1细胞进行RNA-seq,结合GSE20347和GSE45670数据集筛选差异表达基因,确定DUSP1为候选靶标。

5

机制验证:ARNTL对DUSP1的转录调控

验证ARNTL是否直接结合并调控DUSP1转录

通过ChIP、RNA pull-down验证ARNTL与DUSP1启动子的结合,通过荧光素酶报告实验确认ARNTL对DUSP1转录的激活作用。

6

功能回复实验

验证DUSP1在ARNTL介导的细胞功能变化中的必要性

在ARNTL过表达的细胞中敲低DUSP1(sh-DUSP1),再次检测细胞活力、增殖、凋亡及PCNA表达,观察是否逆转ARNTL的表型。

7

信号通路验证

验证ARNTL-DUSP1轴对ERK信号通路的影响

通过Western blot检测p-ERK、p-JNK、p-p38水平,比较各组差异。

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Servicebio--
DMEM培养基Servicebio--
胎牛血清Servicebio--
青霉素/链霉素Servicebio--
脂质体3000Thermo Fisher Scientific--
脂质体8000Beyotime--
RNA提取试剂盒Servicebio--
cDNA合成试剂盒Servicebio--
SYBR® Select Master MixThermo Fisher Scientific--
CCK-8试剂Beyotime--
Calcein-AM/PI染色试剂盒Beyotime--
BeyoClick™ EdU试剂盒Beyotime--
抗PCNA抗体 (GB11010)ServicebioGB11010
Alexa Fluor 488标记的IgG抗体 (GB25303)ServicebioGB25303
抗Ki67抗体 (GB111499)ServicebioGB111499
Cy3标记的二抗 (GB21303)ServicebioGB21303
Annexin V-FITC/PI检测试剂盒Beyotime--
RIPA裂解液Beyotime--
BCA试剂盒Beyotime--
PVDF膜Millipore--
抗DUSP1抗体 (ab138265)Abcamab138265
抗BAX抗体 (GB114122)ServicebioGB114122
抗BCL2抗体 (GB113375)ServicebioGB113375
抗ERK抗体 (GB11560)ServicebioGB11560
抗p-ERK抗体 (GB113492)ServicebioGB113492
抗ARNTL抗体 (14268-1-AP)Proteintech14268-1-AP
抗pro-caspase 3抗体 (ab32150)Abcamab32150
抗cleaved-caspase 3抗体 (ab32042)Abcamab32042
抗p-p38抗体 (AF1111)BeyotimeAF1111
抗p38抗体 (AF5890)BeyotimeAF5890
抗JNK抗体 (17572-1-AP)Proteintech17572-1-AP
抗p-JNK抗体 (80024-1-RR)Proteintech80024-1-RR
抗ACTB抗体 (GB11001)ServicebioGB11001
抗兔二抗 (GB23303)ServicebioGB23303
ECL试剂盒Servicebio--
ChIP检测试剂盒Beyotime--
抗ARNTL抗体 (ab230822)Abcamab230822
IgG (ab205718)Abcamab205718
链霉亲和素磁珠Beyotime--
荧光素酶报告基因检测试剂盒Promega Corporation--
pRL-TKMiaoling Biotechnology--

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
细胞培养与转染
细胞系来源(KYSE150、TE-1、293T)、培养基种类(RPMI-1640/DMEM)、血清浓度(10% FBS)、抗生素(1% P/S)、转染试剂(lipidosome 3000/8000)、ARNTL过表达质粒(pLV3-CMV-ARNTL)及siRNA/shRNA序列
阅读提示:Materials and methods: Cell culture and transfection
细胞活力与增殖检测
细胞接种密度(1×10^4/well)、CCK-8孵育时间(2h)、EdU检测试剂盒及浓度、集落形成培养时间(10-14天)及计数标准(>50个细胞)
阅读提示:Materials and methods: Cell viability assay using CCK-8 and calcein-AM/PI staining; Cell colony formation and EdU proliferation assays
凋亡检测
Annexin V-FITC/PI染色孵育时间(20分钟)、流式细胞仪型号(CytoFLEX)、凋亡率计算方法
阅读提示:Materials and methods: Flow cytometry
Western blot
蛋白上样量(20μg)、一抗浓度及稀释比例、二抗稀释比例、ECL显色及图像分析软件
阅读提示:Materials and methods: Western blotting
体内异种移植
小鼠品系及周龄(5周龄雄性BALB/c裸鼠)、每组样本量(n=5)、接种细胞数(未明确)、肿瘤体积计算公式及监测频率(每3天)、处死时间(5周)
阅读提示:Materials and methods: Xenograft experiments
机制验证
ChIP抗体及稀释比例、DNA pull-down探针序列、荧光素酶报告载体构建(WT/mut序列)、共转染比例及检测时间(48h)
阅读提示:Materials and methods: Chromatin immunoprecipitation (ChIP); DNA pull-down assay; Luciferase reporter assay