长链非编码RNA肺癌相关转录本1通过miR-34a-5p介导的GTP环化水解酶1下调调控肺癌细胞铁死亡

Long non‑coding RNA lung cancer‑associated transcript 1 regulates ferroptosis via microRNA‑34a‑5p‑mediated GTP cyclohydrolase 1 downregulation in lung cancer cells.

作者信息Fumin Tai, Rui Zhai, Kexin Ding, Yaocang Zhang, Hexi Yang, Hujie Li, Qiong Wang, Zhengyue Cao, Changhui Ge, Hanjiang Fu, Fengjun Xiao, Xiaofei Zheng
PMID38757341
发布时间2024-06
DOI10.3892/ijo.2024.5652

实验完整度

体外细胞实验和RNA-seq分析,包括功能验证(过表达/敲低)和机制验证(双荧光素酶报告基因),但缺乏动物模型和临床样本验证。

主要模型

A549人肺癌细胞系 H460人肺癌细胞系

重点核对

RSL3和Erastin诱导铁死亡的浓度及处理时间 LUCAT1过表达和敲低效率 miR-34a-5p mimics/抑制剂转染浓度 脂质ROS检测方法(BODIPY C11)

摘要

铁死亡是一种新近发现的程序性细胞死亡类型,由铁依赖性脂质过氧化的过度积累触发,与包括非小细胞肺癌在内的多种恶性肿瘤相关。长链非编码RNA(lncRNA)参与铁死亡;然而,关于其在癌症治疗中的作用和机制的数据仍然有限。因此,本研究旨在通过RNA测序鉴定经RAS选择性致死3(RSL3)和ferrostatin-1(Fer-1)处理的A549肺癌细胞中的铁死亡相关mRNA和lncRNA。结果表明,lncRNA肺癌相关转录本1(LUCAT1)在肺腺癌和肺鳞状细胞癌组织中显著上调。差异表达mRNA和lncRNA的共表达分析提示LUCAT1在铁死亡中具有关键作用。在经RSL3处理的A549细胞中,LUCAT1表达显著升高,而与Fer-1共孵育可阻止这种升高。在功能上,LUCAT1的过表达促进细胞增殖,并减少由RSL3和Erastin诱导的铁死亡的发生,而抑制LUCAT1表达则降低细胞增殖并增加铁死亡。在机制上,LUCAT1的下调导致GTP环化水解酶1(GCH1)和铁死亡抑制蛋白1(FSP1)的下调。此外,抑制LUCAT1表达上调microRNA(miR)-34a-5p,随后下调GCH1。这些结果表明,抑制LUCAT1表达通过miR-34a-5p介导的GCH1下调促进铁死亡。因此,敲低LUCAT1表达与铁死亡诱导剂联合可能是治疗肺癌的一种有前景的策略。

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
LUCAT1在肺癌细胞铁死亡中的作用及其潜在机制是什么?
核心机制
LUCAT1通过海绵吸附miR-34a-5p上调GCH1表达,从而抑制铁死亡;敲低LUCAT1导致miR-34a-5p增加,进而下调GCH1,促进铁死亡。
主要证据
RNA-seq鉴定LUCAT1在铁死亡中上调;过表达LUCAT1降低RSL3/Erastin诱导的细胞死亡和脂质ROS,敲低则相反;双荧光素酶报告基因验证miR-34a-5p与LUCAT1和GCH1 3'-UTR的结合。
研究意义
揭示LUCAT1/miR-34a-5p/GCH1轴调控铁死亡敏感性,为肺癌治疗提供潜在靶点。

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

RNA-seq鉴定铁死亡相关lncRNA

鉴定参与铁死亡的lncRNA

用DMSO、RSL3或RSL3+Fer-1处理A549细胞,提取RNA进行RNA-seq,比较差异表达。

2

LUCAT1表达验证

验证LUCAT1在铁死亡条件下的表达变化

通过RT-qPCR检测RSL3处理后LUCAT1表达。

3

LUCAT1功能验证

评估LUCAT1对细胞增殖和铁死亡的影响

过表达或敲低LUCAT1后,检测细胞增殖、存活率和脂质ROS。

4

机制探究:miR-34a-5p/GCH1轴

探究LUCAT1调控铁死亡的分子机制

检测铁死亡相关蛋白表达,预测并验证miR-34a-5p与LUCAT1和GCH1的结合。

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; Thermo Fisher Scientific, Inc.--
RPMI-1640培养基Gibco; Thermo Fisher Scientific, Inc.--
胎牛血清Gemini Bio Products--
青霉素/链霉素----
二甲基亚砜----
RSL3MedChemExpressHY-100218A
Ferrostatin-1Selleck ChemicalsS7243
TRIzol试剂Sigma-Aldrich; Merck KGaAT9424
RNA 6000 Nano LabChip试剂盒Agilent Technologies, Inc.5067-1511
Bioanalyzer 2100分析仪Agilent Technologies, Inc.--
Illumina Novaseq™ 6000测序平台Illumina--
PB-CMV-MCS-EF1α-RedPuro载体System Biosciences, LLCPB514B-2
Super PiggyBac转座酶表达载体System Biosciences, LLCPB210PA-1
jetPRIME转染试剂Polyplus-transfection SA101000046
嘌呤霉素Gibco; Thermo Fisher Scientific, Inc.A1113803
CCK-8试剂盒Dojindo Molecular Technologies, Inc.CK04
BODIPY 581/591 C11试剂盒Invitrogen; Thermo Fisher Scientific, Inc.D3861
BD FACSAria™ II流式细胞仪BD Biosciences--
ImProm-II™逆转录酶试剂盒Promega CorporationA3803
PowerUp™ SYBR™ Green预混液Applied Biosystems; Thermo Fisher Scientific, Inc.A24742
大肠杆菌poly(A)聚合酶New England BioLabs, Inc.M0276S
RIPA裂解液Genstar Biosolutions Co., Ltd.ZE122-101S
蛋白酶抑制剂混合物BimakeB14001
Pierce™ BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific, Inc.23227
硝酸纤维素膜Pall Life Sciences66485
GAPDH抗体ProteinTech Group, Inc.60004-1-Ig
GCH1抗体ProteinTech Group, Inc.28501-1-AP
GPX4抗体Abcamab125066
FSP1抗体ProteinTech Group, Inc.20886-1-AP
山羊抗小鼠二抗ProteinTech Group, Inc.SA00001-1
山羊抗兔二抗ProteinTech Group, Inc.SA00001-2
HRP底物化学发光试剂MilliporeSigmaWBKLS0500
Tanon-4600SF化学发光成像系统Tanon Science and Technology Co., Ltd.--
XbaI限制性内切酶New England BioLabs, Inc.R0145S
NdeI限制性内切酶New England BioLabs, Inc.R0111S
pGL3-basic载体Promega Corporation--
QuickMutation™ Plus试剂盒Beyotime Institute of BiotechnologyD0208S
双荧光素酶报告基因分析系统Promega CorporationE1910
GloMax® 20/20发光检测仪Promega Corporation--

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
RNA-seq
细胞处理浓度和时间:RSL3 2 μM,Fer-1 5 μM;处理24小时;技术重复数3。
阅读提示:材料与方法:RNA-Seq部分
LUCAT1表达验证
RSL3浓度梯度(0, 1, 2, 4 μM)和时间点(0, 12, 24, 48h)的LUCAT1表达变化。
阅读提示:结果:Fig. 2M和2N
过表达/敲低实验
转染浓度(siRNA: 50 nM; 质粒: 0.5 μg),筛选浓度(嘌呤霉素2 μg/ml),检测时间(RNA 48h,蛋白72h)。
阅读提示:材料与方法:质粒、稳定细胞系生成及转染部分
细胞活力检测
接种密度(1e3/孔),处理浓度:A549 2 μM RSL3或20 μM Erastin,H460 8 μM RSL3或20 μM Erastin;处理24小时。
阅读提示:材料与方法:细胞活力检测部分;图例Fig. 3C, 4C, 5G
脂质ROS检测
处理浓度和时间(同上),C11-BODIPY浓度2 μM,染色30分钟,收集1e4细胞。
阅读提示:材料与方法:脂质ROS实验部分;图例Fig. 3E, 4E, 5H