ZNF692通过TNK2介导的MEK/ERK通路激活促进骨肉瘤细胞增殖、迁移和侵袭

ZNF692 promotes osteosarcoma cell proliferation, migration, and invasion through TNK2-mediated activation of the MEK/ERK pathway.

作者信息Di Zheng, Zhun Wei, Chong Zhang, Wenda Liu, Changtian Gong, Fei Wu, Weichun Guo
PMID38650011
发布时间2024-04-22
DOI10.1186/s13062-024-00472-3

实验完整度

高

包含体外功能实验(CCK-8、集落形成、EdU、伤口愈合、transwell)和体内异种移植模型,并通过Western blot、ChIP、荧光素酶报告基因等验证机制。

主要模型

人骨肉瘤细胞系143B 人骨肉瘤细胞系U2OS 人骨肉瘤细胞系MG63 人骨肉瘤细胞系HOS 人骨肉瘤细胞系Saos-2 人成骨细胞系hFOB1.19 裸鼠异种移植模型 骨肉瘤患者组织样本

重点核对

ZNF692在人骨肉瘤组织和细胞系中的表达水平(Western blot和qRT-PCR) ZNF692敲低和过表达对细胞增殖、迁移、侵袭的影响(CCK-8、集落形成、EdU、伤口愈合、transwell) ZNF692对MEK/ERK通路磷酸化水平的影响(Western blot检测P-MEK1/2、P-ERK1/2) ZNF692与TNK2启动子区域的直接结合(ChIP-qPCR)和转录激活(荧光素酶报告基因) 体内实验中ZNF692敲低对肿瘤生长的影响(裸鼠异种移植模型)

摘要

背景:骨肉瘤是一种多样且侵袭性的骨肿瘤。调控骨肉瘤发生和发展的驱动基因尚未完全明确。锌指蛋白692(ZNF692)是一种Krüppel C2H2锌指转录因子,在不同类型的恶性肿瘤中表现出异常表达,并与患者的临床预后及癌细胞的侵袭特性相关。然而,其在骨肉瘤中的具体作用仍不清楚。方法:我们通过生物信息学方法和实验验证研究了ZNF692在骨肉瘤中的异常表达及其临床意义。进行了一系列体外实验,包括CCK-8、集落形成、EdU掺入、伤口愈合和transwell侵袭实验,以评估ZNF692对骨肉瘤细胞增殖、迁移和侵袭的影响。建立异种移植小鼠模型以评估ZNF692在体内对肿瘤生长的影响。使用Western blot检测经基因修饰降低或升高ZNF692表达的细胞中MEK1/2、P-MEK1/2、ERK1/2和P-ERK1/2的蛋白水平。通过qRT-PCR、染色质免疫沉淀和荧光素酶报告基因实验验证了ZNF692与酪氨酸激酶非受体2(TNK2)之间的关系。结果:ZNF692在人类骨肉瘤组织和细胞系中表达均升高。此外,ZNF692的表达可作为骨肉瘤的独立预测性生物标志物。生存分析结果表明,ZNF692高表达与较差预后相关。下调ZNF692抑制骨肉瘤细胞的增殖、迁移和侵袭,而上调ZNF692则产生相反的影响。Western blot分析表明,减少ZNF692会降低MEK1/2和ERK1/2的磷酸化,而增加ZNF692表达则增强其磷酸化。U0126(一种特异性靶向MEK/ERK信号通路的强效抑制剂)部分抵消了ZNF692过表达对骨肉瘤细胞增殖、迁移和侵袭的影响。此外,ZNF692特异性结合TNK2的启动子区域并刺激骨肉瘤细胞中TNK2的转录。强制表达TNK2减弱了ZNF692敲低对P-MEK1/2和P-ERK1/2的抑制作用。类似地,部分抑制TNK2抵消了ZNF692过表达对MEK1/2和ERK1/2磷酸化的增强作用。功能测试表明,当TNK2过表达时,ZNF692敲低对细胞增殖、迁移和侵袭的抑制作用大大减弱。相反,TNK2的减少阻碍了ZNF692过表达增强细胞增殖、迁移和侵袭的能力。结论:ZNF692通过TNK2依赖性刺激MEK/ERK信号通路促进骨肉瘤细胞的增殖、迁移和侵袭。ZNF692-TNK2轴可能作为骨肉瘤潜在的预测性生物标志物和有前景的新型治疗靶点。

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
ZNF692在骨肉瘤中的表达、临床意义及其促进肿瘤进展的分子机制。
核心机制
ZNF692作为转录因子,直接结合TNK2启动子区域并促进其转录,进而通过TNK2激活MEK/ERK信号通路,从而促进骨肉瘤细胞增殖、迁移和侵袭。
主要证据
体外功能实验显示ZNF692敲低抑制细胞增殖、迁移和侵袭,过表达则促进;Western blot显示ZNF692调控MEK/ERK磷酸化;ChIP和荧光素酶报告实验证实ZNF692直接结合并激活TNK2启动子;体内异种移植实验证实ZNF692敲低抑制肿瘤生长。
研究意义
ZNF692-TNK2轴可能作为骨肉瘤的预后生物标志物和潜在治疗靶点。

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

评估ZNF692在骨肉瘤中的表达和临床意义

确定ZNF692在骨肉瘤组织和细胞系中的表达水平,并分析其与患者预后的关系。

使用GEO数据集(GSE126209)分析ZNF692表达,并通过Western blot和qRT-PCR验证骨肉瘤组织和细胞系中ZNF692表达;使用TCGA数据库进行Cox回归和ROC曲线分析评估预后价值。

2

体外功能实验验证ZNF692对细胞行为的影响

验证ZNF692敲低或过表达对骨肉瘤细胞增殖、迁移和侵袭的影响。

通过慢病毒感染在143B和U2OS细胞中敲低或过表达ZNF692,然后进行CCK-8、集落形成、EdU掺入、伤口愈合和transwell侵袭实验。

3

验证ZNF692对MEK/ERK信号通路的调控

探究ZNF692是否通过MEK/ERK通路影响骨肉瘤细胞行为。

通过Western blot检测ZNF692敲低或过表达细胞中MEK1/2、P-MEK1/2、ERK1/2、P-ERK1/2的水平;使用MEK/ERK抑制剂U0126处理过表达ZNF692的细胞,观察对增殖、迁移、侵袭的影响。

4

鉴定TNK2为ZNF692的直接转录靶点

确定ZNF692是否直接结合并激活TNK2的转录。

通过Pearson相关性分析发现ZNF692与TNK2表达正相关;qRT-PCR验证ZNF692敲低或过表达影响TNK2 mRNA水平;使用JASPAR预测结合位点,ChIP-qPCR验证ZNF692结合TNK2启动子区域;荧光素酶报告基因实验验证ZNF692对TNK2启动子活性的影响。

5

验证TNK2在ZNF692介导的MEK/ERK激活中的作用

确定TNK2是否是ZNF692激活MEK/ERK通路所必需的。

通过siRNA敲低TNK2或质粒过表达TNK2,检测MEK/ERK磷酸化水平变化;在ZNF692敲低或过表达细胞中操作TNK2表达,观察对P-MEK1/2和P-ERK1/2的影响,并评估对细胞增殖、迁移、侵袭的影响。

6

体内验证ZNF692对肿瘤生长的影响

评估ZNF692敲低在体内对骨肉瘤肿瘤生长的影响。

将shZNF692或对照的143B细胞皮下注射到裸鼠,监测肿瘤体积和重量;通过qRT-PCR、Western blot和IHC检测肿瘤组织中ZNF692、TNK2、P-MEK1/2、P-ERK1/2和Ki-67的表达。

7

评估ZNF692-TNK2轴的预后价值

探究ZNF692和TNK2联合表达对骨肉瘤患者预后的预测能力。

基于TCGA骨肉瘤队列,根据ZNF692和TNK2的表达水平将患者分组,进行Kaplan-Meier生存分析和Cox回归分析。

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
α-MEM培养基----
McCoy's 5A培养基----
RPMI 1640培养基----
胎牛血清----
青霉素----
链霉素----
Lipofectamine RNAiMAX转染试剂Invitrogen--
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
CCK-8试剂盒----
结晶紫----
EdU----
Hoechst 33342----
Matrigel基质胶Corning--
TRIzol试剂Invitrogen--
RevertAid第一链cDNA合成试剂盒Thermo Fisher Scientific--
SYBR Green MixVazyme--
RIPA裂解液Cell Signaling Technology--
BCA蛋白质定量试剂盒Beyotime Institute of Biotechnology--
PVDF膜----
ECL化学发光试剂盒Beyotime Institute of Biotechnology--
抗ZNF692抗体Abcamab204595
抗GAPDH抗体Servicebio TechnologyGB13003
抗ERK1/2抗体Servicebio TechnologyGB13003
抗P-ERK1/2抗体Servicebio TechnologyGB11004
抗MEK1/2抗体Cell Signaling Technology8727
抗P-MEK1/2抗体Cell Signaling Technology2338
抗TNK2抗体Santa Cruz Biotechnologysc-28336
SimpleChIP®酶法ChIP试剂盒Cell Signaling Technology9002
pGL3-Basic荧光素酶载体Promega--
双荧光素酶报告基因检测系统PromegaE1980
U0126----

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
细胞系来源和培养条件,包括培养基类型、FBS浓度、抗生素浓度、培养温度和CO2浓度。
阅读提示:Materials and Methods 中的 Cell culture 部分
基因敲低/过表达
慢病毒感染MOI、感染时间、筛选药物浓度(嘌呤霉素),siRNA或质粒转染的试剂和用量。
阅读提示:Materials and Methods 中的 Transfection 部分
细胞增殖、迁移和侵袭实验
CCK-8细胞密度和检测时间;集落形成细胞数和培养时间;EdU浓度和孵育时间;伤口愈合划痕密度和时间;transwell细胞数、Matrigel体积和孵育时间。
阅读提示:Materials and Methods 中的 CCK-8 and colony formation assays、5-ethynyl-2’-deoxyuridine (Edu) assay、Wound healing assay、Transwell invasion assay 部分
Western blot
抗体品牌、货号、稀释比例;蛋白上样量;凝胶浓度;封闭条件;孵育条件。
阅读提示:Materials and Methods 中的 Western blot analysis 部分
ChIP-qPCR
使用的ChIP试剂盒、抗体、细胞处理条件和引物序列。
阅读提示:Materials and Methods 中的 Chromatin immunoprecipitation assay 部分及补充表2
荧光素酶报告基因实验
质粒构建、转染试剂、检测时间点和双荧光素酶试剂盒。
阅读提示:Materials and Methods 中的 Luciferase reporter assay 部分
动物实验
小鼠周龄、性别、品系,注射细胞数量,肿瘤测量频率和计算方法。
阅读提示:Materials and Methods 中的 Animal studies 部分