TCF12调控的GRB7通过激活Notch1信号通路促进HER2+乳腺癌进展

TCF12-regulated GRB7 facilitates the HER2+ breast cancer progression by activating Notch1 signaling pathway.

作者信息Gang Wang, Yuanli Wu, Yue Su, Na Qu, Bo Chen, Duanfang Zhou, Lie Yuan, Manjialan Yin, Mingpu Liu, Weiying Zhou
PMID39113057
发布时间2024-08-07
DOI10.1186/s12967-024-05536-6

实验完整度

高

包括生物信息学分析、体外细胞功能实验、异种移植瘤模型、RNA-seq、ChIP、荧光素酶报告基因及免疫共沉淀等多层级验证。

主要模型

HER2+乳腺癌细胞系SK-BR-3和MDA-MB-453 MDA-MB-453细胞原位异种移植瘤NSG小鼠模型 乳腺癌临床组织样本

重点核对

GRB7在HER2+乳腺癌中高表达并与不良预后相关(TCGA、GEO及临床样本) GRB7敲低或过表达后细胞增殖、迁移、侵袭能力的变化(MTT、EdU、Transwell等) TCF12直接结合GRB7启动子并促进其转录(ChIP-PCR、双荧光素酶报告基因) GRB7与Notch1相互作用,激活下游信号通路(免疫共沉淀、Western blot) FLI-06抑制Notch信号可逆转GRB7过表达促进的细胞功能(集落形成、迁移侵袭)

摘要

背景:人表皮生长因子受体2阳性(HER2+)乳腺癌(BC)约占所有BC的五分之一,侵袭性强,复发率高,预后差。多项研究表明,生长因子受体结合蛋白7(GRB7)可能成为肿瘤诊断和预后的潜在治疗靶点。然而,GRB7在HER2+ BC中的作用及其潜在机制尚未完全阐明。本研究旨在探讨GRB7在HER2+ BC中的生物学功能和调控机制。方法:利用TCGA、GEO和CancerSEA数据库进行生物信息学分析,评估GRB7的临床意义。采用RT定量PCR、western blot和免疫荧光评估GRB7在BC细胞系和组织中的表达。采用MTT、EdU、集落形成、伤口愈合、Transwell和异种移植实验探讨GRB7在HER2+ BC中的生物学功能。对转染GRB7 siRNA的SK-BR-3细胞进行RNA测序,分析与GRB7相关的信号通路。采用染色质免疫沉淀分析(ChIP)和荧光素酶报告基因实验阐明GRB7在HER2+ BC中的潜在分子调控机制。结果:GRB7在BC中显著上调,并与不良预后相关,尤其是在HER2+ BC中。GRB7过表达增加HER2+ BC细胞的增殖、迁移、侵袭和集落形成,而GRB7缺失在HER2+ BC细胞中产生相反效应,并抑制异种移植瘤生长。ChIP-PCR和荧光素酶报告基因实验显示,TCF12直接结合GRB7基因启动子促进其转录。GRB7通过与Notch1相互作用激活Wnt/β-catenin通路及其他信号(如AKT、ERK),促进HER2+ BC上皮-间质转化(EMT)进展。此外,强制GRB7过表达激活Wnt/β-catenin促进EMT进展,并部分挽救TCF12沉默诱导的HER2+ BC增殖、迁移和侵袭抑制。结论:我们的工作阐明了GRB7在HER2+ BC中的致癌作用,可作为预后指标和有前景的治疗靶点。

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
GRB7在HER2+乳腺癌中的生物学功能及其上游调控和下游机制尚不清楚,本研究旨在探究GRB7在HER2+乳腺癌中的作用及机制。
核心机制
TCF12直接结合GRB7启动子区域促进其转录,上调的GRB7与Notch1相互作用,激活Notch信号及Wnt/β-catenin、AKT和ERK信号通路,从而促进HER2+乳腺癌细胞的上皮-间质转化(EMT)和肿瘤进展。
主要证据
基于TCGA、GEO等数据库分析发现GRB7在HER2+乳腺癌中高表达且与不良预后相关;体外细胞功能实验和体内异种移植瘤实验证实GRB7促进增殖、迁移、侵袭;ChIP和荧光素酶报告基因实验证实TCF12直接调控GRB7转录;免疫共沉淀和Western blot证实GRB7与Notch1相互作用并激活下游信号。
研究意义
研究阐明GRB7在HER2+乳腺癌中的致癌作用,提示GRB7可作为预后指标和有前景的治疗靶点,为开发针对TCF12/GRB7轴的靶向治疗策略提供理论基础。

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

评估GRB7表达与临床意义

评估GRB7在乳腺癌及HER2+亚型中的表达水平及其与患者预后的关系。

利用TCGA、GEO、UALCAN、TIMER等数据库分析GRB7在不同癌种及乳腺癌亚型中的表达,并结合临床样本的免疫荧光检测验证蛋白表达水平,通过Kaplan-Meier生存曲线分析预后关联。

2

体外细胞功能实验

探究GRB7对HER2+乳腺癌细胞增殖、迁移、侵袭和EMT的影响。

在SK-BR-3和MDA-MB-453细胞中通过siRNA敲低或质粒过表达GRB7,采用MTT、EdU、集落形成、伤口愈合和Transwell实验检测细胞功能,通过Western blot和RT-qPCR检测EMT标志物。

3

体内异种移植瘤实验

验证GRB7在体内对肿瘤生长的影响。

将MDA-MB-453细胞原位接种到NSG小鼠乳腺脂肪垫,通过注射靶向GRB7的胆固醇修饰siRNA敲低GRB7,观察肿瘤体积和重量变化,并通过IHC检测Ki67和EMT标志物。

4

RNA-seq及信号通路分析

探究GRB7敲低后下游信号通路的变化。

对转染GRB7 siRNA的SK-BR-3细胞进行RNA-seq,通过GO、KEGG和GSEA富集分析,发现Wnt和Notch信号通路高度相关,并通过Western blot验证相关蛋白表达。

5

验证GRB7与Notch1的相互作用及下游信号

验证GRB7是否与Notch1相互作用并激活下游信号通路。

通过免疫共沉淀(IP)实验检测GRB7与Notch1的结合,Western blot检测Notch信号相关蛋白(Jagged1、p-AKT、ERK1/2)的表达;使用Notch信号抑制剂FLI-06处理细胞,观察对GRB7过表达诱导的细胞功能的影响。

6

验证TCF12对GRB7的转录调控

证实转录因子TCF12是否直接结合GRB7启动子并调控其表达。

通过数据库预测TCF12为候选转录因子,ChIP-PCR检测TCF12与GRB7启动子区域的结合,双荧光素酶报告基因实验验证TCF12对GRB7启动子活性的影响,并通过siRNA敲低或过表达TCF12检测GRB7表达变化。

7

验证TCF12/GRB7轴的功能及体内救援实验

验证TCF12通过GRB7调控HER2+乳腺癌进展,并评估GRB7过表达能否逆转TCF12敲低的影响。

在细胞中敲低TCF12并同时过表达GRB7,检测增殖、迁移、侵袭能力;在体内,通过注射靶向TCF12的siRNA和过表达GRB7的慢病毒,观察肿瘤生长变化。

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
DMEM培养基Gibco--
RPMI-1640培养基Gibco--
L15培养基Gibco--
Ham's F-12培养基Gibco--
胎牛血清----
青霉素-链霉素Procell--
Lipo8000转染试剂Beyotime--
Opti-MEM培养基Gibco--
TRIzol试剂Invitrogen--
PrimeScript RT Master Mix反转录试剂盒Takara--
RIPA裂解液Beyotime--
蛋白酶抑制剂混合物Beyotime--
抗GRB7抗体Proteintech10045-1-Ig
抗N-钙黏蛋白抗体Proteintech22018-1-AP
抗E-钙黏蛋白抗体Proteintech20874-1-AP
抗波形蛋白抗体Proteintech10366-1-AP
抗Slug抗体Proteintech12129-1-AP
抗Snail抗体Proteintech13099-1-AP
抗β-肌动蛋白抗体Santasc-56459
抗TCF12抗体Cell Signaling Technology78
抗Notch1抗体Cell Signaling Technology3608
抗Jagged1抗体Cell Signaling Technology70109
抗β-连环蛋白抗体Cell Signaling Technology8480
抗MMP2抗体Cell Signaling Technology40994
抗磷酸化AKT抗体Cell Signaling Technology4060
抗AKT抗体Cell Signaling Technology4691
抗ERK1/2抗体Cell Signaling Technology9102
二抗ZSBioZB-2301
二抗ZSBioZB-5305
ECL底物----
化学发光成像系统Tanon--
S蛋白琼脂糖----
蛋白A/G琼脂糖Beyotime--
MTT试剂Beyotime--
EdU检测试剂盒Beyotime--
染色质免疫沉淀试剂盒Cell Signaling Technology--
抗TCF12抗体Cell Signaling Technology78245
双荧光素酶报告基因检测系统Promega--
基质胶----
胆固醇修饰siRNATsingke--
体内转染试剂Engreen--
FLI-06TargetMolT3075
组织芯片Shanghai Outdo Biotech--

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
细胞系:MCF7, T47D, SK-BR-3, MDA-MB-453, MDA-MB-231, MDA-MB-468, MCF10A;培养基:DMEM, RPMI-1640, L15, Ham's F-12;血清:10% FBS;抗生素:1%青霉素/链霉素;培养条件:37°C,5% CO2
阅读提示:Methods: Cell lines and culture
转染
siRNA浓度100 pM,质粒5 μg,Lipo8000和Opti-MEM,转染48小时
阅读提示:Methods: RNA and plasmid transfection
细胞增殖检测
MTT: 每孔2000-3000细胞,检测时间点24,48,72,96,120小时;EdU: 10 μM EdU处理2小时
阅读提示:Methods: MTT and EdU assays
迁移和侵袭
Transwell上室无血清,下室含10% FBS,培养48小时
阅读提示:Methods: Migration and invasion assays
动物实验
NSG小鼠,4-5周龄,MDA-MB-453细胞5×10^7/60μL与20μL Matrigel混合,原位注射;siRNA给药:5 nmol/kg,每2天一次,共2-3周;GRB7慢病毒:10^8/UI,每5天一次,共3周
阅读提示:Methods: Animal experiments and treatments
ChIP实验
SK-BR-3细胞,抗TCF12抗体(#78245)
阅读提示:Methods: ChIP assay
荧光素酶报告基因
报告载体、Lipo8000转染、双荧光素酶检测系统
阅读提示:Methods: Luciferase reporter assay
Notch信号抑制
FLI-06浓度5,10,20 μM,处理24小时
阅读提示:Results: GRB7 promotes HER2+ BC via the Notch and other signaling