环状染色体外DNA通过FAM84B/CDKN1B/MYC/WWP1轴促进前列腺癌进展

Extrachromosomal circular DNA promotes prostate cancer progression through the FAM84B/CDKN1B/MYC/WWP1 axis.

作者信息Wei Jin, Zhenqun Xu, Yan Song, Fangjie Chen
PMID38997648
发布时间2024-07-12
DOI10.1186/s11658-024-00616-3

实验完整度

体外细胞实验、异种移植和转移模型、患者样本分析,以及ChIP-qPCR、双荧光素酶报告、Co-IP等机制验证,证据层级多样。

主要模型

LNCaP和PC-3前列腺癌细胞系 HPEC人前列腺上皮细胞 NOD/SCID小鼠异种移植和转移模型 38例前列腺癌患者的肿瘤及癌旁组织

重点核对

使用LNCaP和PC-3细胞系,HPEC作为对照 敲低Lig3抑制eccDNA合成,验证FAM84B表达变化 使用MYCi361(6 μM,3小时)和LF3(30 μM,4小时)处理 异种移植实验使用PC-3细胞,每组5只小鼠,皮下注射150 μL(1×10^7 cells/mL)细胞悬液 转移实验通过心内注射100 μL(1×10^7 cells/mL)细胞悬液,并用IVIS成像监测

摘要

背景:染色体外环状DNA(eccDNA)是一种源自染色体的环状DNA,携带完整的基因信息,尤其是致癌基因。本研究旨在探讨eccDNA诱导的FAM84B对前列腺癌(PCa)发展的贡献及涉及的生物分子。方法:通过向外和向内PCR验证PCa细胞中eccDNA的存在以及eccDNA携带的FAM84B转录本。通过敲低Lig3分析抑制eccDNA合成对PCa细胞中FAM84B表达的影响。通过Cell Counting Kit-8(CCK8)、EdU、transwell实验和异种移植小鼠模型验证FAM84B对PCa细胞生长和转移的影响。通过染色质免疫沉淀定量PCR(ChIP-qPCR)和双荧光素酶报告实验检测FAM84B/MYC对WWP1转录的影响,并通过免疫共沉淀(Co-IP)实验验证WWP1对CDKN1B的修饰。通过救援实验探讨该分子轴在PCa中的功能。结果:抑制eccDNA合成显著下调PCa细胞中的FAM84B,从而减弱PCa的生长和转移。FAM84B通过以β-catenin依赖的方式激活与8q24.21基因沙漠共末端的MYC的表达,促进MYC对WWP1的转录。MYC促进的WWP1转录促进了CDKN1B蛋白的泛素化和降解,并逆转过CDKN1B对MYC表达的抑制作用。外源过表达CDKN1B阻断了FAM84B激活的MYC/WWP1表达,从而抑制PCa进展。结论:eccDNA促进的FAM84B通过MYC/WWP1介导CDKN1B降解,从而加速PCa进展。

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
eccDNA携带的FAM84B如何促进前列腺癌进展,其下游分子机制是什么?
核心机制
eccDNA携带的FAM84B通过β-catenin依赖方式激活MYC表达,MYC转录上调WWP1,WWP1作为E3泛素连接酶促进CDKN1B的泛素化降解,从而解除CDKN1B对MYC的抑制,形成正反馈回路,加速PCa进展。
主要证据
体外实验(CCK8、EdU、transwell)和体内异种移植/转移模型显示FAM84B促进PCa生长和转移;ChIP-qPCR和双荧光素酶报告实验证明MYC直接结合并激活WWP1启动子;Co-IP和CHX实验证明WWP1与CDKN1B相互作用并促进其泛素化降解。
研究意义
靶向eccDNA来源的FAM84B可能成为前列腺癌的新型治疗策略,但需更大样本的研究进一步验证该轴分子对患者预后的影响。

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eccDNA携带FAM84B并影响其表达

确认PCa细胞中eccDNA的存在及其携带的FAM84B转录本,并验证eccDNA合成抑制对FAM84B表达的影响。

通过向外和向内PCR验证eccDNA 3#的环状结构及其包含的FAM84B转录本;使用shRNA敲低Lig3抑制eccDNA合成,检测FAM84B表达变化。

2

评估FAM84B对PCa细胞恶性表型的影响

检测FAM84B表达对PCa细胞增殖、迁移和侵袭能力的影响。

在PCa细胞中敲低Lig3并过表达FAM84B,通过CCK8、EdU和transwell实验检测细胞增殖、DNA合成、迁移和侵袭。

3

验证FAM84B在体内的促瘤和促转移作用

在动物模型中验证FAM84B对肿瘤生长和转移的影响。

皮下注射PC-3细胞建立异种移植模型,心内注射建立转移模型,检测肿瘤生长和转移情况。

4

鉴定FAM84B的下游靶点和机制

确定FAM84B如何调节WWP1表达及其分子机制。

通过UALCAN和GEPIA数据库分析FAM84B共表达基因,确定WWP1为候选靶点;通过Western blot、ChIP-qPCR和双荧光素酶报告实验验证MYC对WWP1的转录调控,并探索β-catenin依赖性。

5

验证WWP1对CDKN1B的泛素化降解

验证WWP1是否通过泛素化途径降解CDKN1B蛋白。

通过Co-IP检测WWP1与CDKN1B的相互作用,并检测WWP1过表达对CDKN1B泛素化水平和蛋白稳定性的影响。

6

验证FAM84B/MYC/WWP1/CDKN1B轴的功能

确认该信号轴在PCa进展中的功能作用。

在FAM84B过表达细胞中过表达CDKN1B或敲低WWP1,检测细胞增殖、迁移和侵袭及体内肿瘤生长和转移。

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Gibco--
胎牛血清----
青霉素/链霉素----
Lipofectamine 2000Thermo Fisher Scientific--
PCR预混液Bio-Rad1665009EDU
RIPA裂解液Roche Diagnostics--
PVDF膜Millipore--
TRIzol试剂GlpbioGK20008
iScript cDNA合成试剂盒Bio-Rad1708890
SsoAdvanced通用SYBR Green预混液Bio-Rad1725270
CFX Opus 96实时荧光定量PCR系统Bio-Rad--
细胞计数试剂盒-8GlpbioGK10001
BeyoClick EdU-594细胞增殖检测试剂盒BeyotimeC0078S
Transwell小室Corning Costar--
Matrigel基质胶Corning--
SimpleChIP Plus酶法ChIP试剂盒Cell Signaling Technologies9005
pGL3 basic载体Promega--
双荧光素酶报告检测系统Promega--
TOP flash质粒BeyotimeD2501
FOP flash质粒BeyotimeD2503
NOD/SCID小鼠Beijing Vital River Laboratory Animal Technology--
D-荧光素----
MYCi361SelleckS8905
LF3SelleckS8474
MG-132SelleckS2619
蛋白A/G琼脂糖珠Thermo Fisher Scientific--
FAM84B抗体ProteinTech18421-1-AP
MYC抗体Cell Signaling Technologies18583
β-连环蛋白抗体Cell Signaling Technologies17565-1-AP
WWP1抗体ProteinTech28689-1-AP
CDKN1B抗体Abcamab32034
β-肌动蛋白抗体Abcamab115777
泛素抗体Cell Signaling Technologies20326
Ki67抗体ProteinTech28074-1-AP
Lig3抗体ABclonalA22136

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(HPEC、LNCaP、PC-3)的来源和培养条件;慢病毒感染MOI=5,48小时;嘌呤霉素筛选浓度2 μg/mL,2周。
阅读提示:详见Materials and methods中的Cell culture, cell transfection, and establishment of stable cell lines部分。
eccDNA验证
向外和向内PCR引物序列(Table 1);phi29处理;PCR反应体系。
阅读提示:详见Materials and methods中的Outward and inward PCR部分和Table 1。
药物处理
MYCi361处理浓度6 μM,时间3小时;LF3处理浓度30 μM,时间4小时;DMSO作为对照;动物实验中MYCi361给药剂量55 mg/kg/天,连续3天/周,共2周。
阅读提示:详见Materials and methods中的Cell culture部分和Formation of xenografts and metastases部分。
体外功能实验
CCK8实验细胞数3000/孔,孵育时间1、3、5天;EdU实验细胞数1×10^4,EdU浓度50 μM,处理2小时;Transwell迁移和侵袭实验细胞数1×10^5,迁移时间24小时,侵袭需预铺Matrigel。
阅读提示:详见Materials and methods中的Proliferation and viability assays和Migration and invasion assays部分。
体内实验
小鼠品系NOD/SCID,年龄7周龄,每组10只;皮下注射细胞数1×10^7 cells/mL,150 μL;心内注射相同浓度100 μL;肿瘤体积测量每周一次,4周后处死;转移模型使用IVIS成像。
阅读提示:详见Materials and methods中的Formation of xenografts and metastases部分。
机制实验
ChIP实验使用的抗体(MYC、β-catenin)和阴性对照IgG;双荧光素酶报告实验使用的载体和转染试剂;Co-IP实验MG-132预处理浓度100 nM,12小时;CHX浓度500 nM,0、3、6小时。
阅读提示:详见Materials and methods中的Chromatin immunoprecipitation assay、Luciferase reporter assay、Co-immunoprecipitation部分。