Fra-1通过抑制胃癌细胞铁死亡影响化疗敏感性

Fra-1 affects chemotherapy sensitivity by inhibiting ferroptosis in gastric cancer cells.

作者信息Feng Zeng, Jiaying Cao, Yan Chen, Jingqiong Tang, Qian He, Shan Liao, Lin Liang, Wentao Li, Siyi Liu, Gengqiu Luo, Yanhong Zhou
PMID39624082
发布时间2024-11-16
DOI10.20517/cdr.2024.101

实验完整度

高

包含体外细胞实验(CCK8、EDU、Western blot、RT-qPCR、ChIP-qPCR、双荧光素酶报告基因、Co-IP)和体内裸鼠移植瘤实验,并涉及代谢组学、铁死亡检测及机制验证。

主要模型

胃癌细胞系AGS 胃癌细胞系HGC27 B/C裸鼠皮下移植瘤模型

重点核对

Fra-1表达水平(过表达或沉默)对胃癌细胞化疗敏感性的影响 Fra-1对PPP代谢通路关键酶(G6PD、6PGD等)表达和酶活性的影响 Fra-1与G6PD启动子结合位点(第6位点)的验证 Fra-1对G6PD蛋白稳定性和泛素化的影响 PPP通路抑制剂6AN或铁死亡诱导剂erastin处理对Fra-1介导的化疗耐药的影响

摘要

目的:胃癌(GC)是常见的恶性肿瘤之一,大多数晚期胃癌患者常出现化疗耐药,导致化疗效果不佳。因此,阐明其化疗耐药的具体机制至关重要。方法:本研究通过生物信息学、细胞计数试剂盒-8(CCK8)和5-乙炔基-2'-脱氧尿苷(EDU)结合流式细胞术分析了Fra-1与胃癌化疗耐药的相关性;此外,利用能量代谢组学测序,结合ChIP-qPCR技术,阐明了Fra-1在胃癌细胞化疗耐药中的具体作用及其相关机制。结果:我们发现Fra-1高表达与胃癌细胞中的化疗药物密切相关,这通过生物信息学分析结合EDU和CCK8实验得到了证实。能量代谢组学结合体外细胞实验分析显示,在Fra-1高表达的胃癌细胞中,磷酸戊糖途径(PPP)被激活,同时烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)和谷胱甘肽(GSH)等代谢物的合成增加,活性氧(ROS)水平降低,并抑制了它们的铁死亡。此外,ChIP-qPCR实验证实Fra-1与PPP关键限速酶葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)的启动子结合,并转录调控其表达,进而激活PPP并促进胃癌细胞的化疗耐药。结论:我们的研究结果表明,Fra-1通过上调G6PD转录活性和抑制其泛素化水平来激活PPP,抑制胃癌细胞的铁死亡并诱导化疗耐药。这为筛选胃癌患者化疗耐药的潜在分子靶点提供了实验基础。

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
Fra-1如何促进胃癌细胞的化疗耐药,其具体机制是什么?
核心机制
Fra-1通过直接结合G6PD启动子转录上调G6PD表达,并通过抑制其泛素化降解稳定G6PD蛋白,从而激活PPP,增加NADPH合成,降低ROS水平,抑制铁死亡,最终诱导化疗耐药。
主要证据
体外实验显示Fra-1过表达增加PPP代谢、NADPH水平及G6PD表达,降低ROS和铁死亡;ChIP-qPCR和双荧光素酶报告实验证实Fra-1结合G6PD启动子第6位点;裸鼠移植瘤实验显示Fra-1过表达增加肿瘤体积并降低CDDP敏感性。
研究意义
Fra-1是胃癌化疗耐药的新调节因子,可能成为临床治疗胃癌的潜在靶点。

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

生物信息学分析Fra-1表达与化疗耐药相关性

探究Fra-1在胃癌组织中的表达及其与化疗耐药和预后的关系。

利用GEPIA2数据库分析Fra-1在胃癌组织中的表达;通过DRESIS和GEO数据库分析Fra-1与化疗耐药的相关性;采用Kaplan-Meier生存分析评估Fra-1表达与患者生存期关系。

2

体外验证Fra-1对化疗敏感性的影响

验证Fra-1表达水平对胃癌细胞化疗药物敏感性的影响。

在AGS和HGC27细胞中过表达或沉默Fra-1,用不同浓度CDDP处理,通过CCK8和EDU实验检测细胞增殖能力。

3

能量代谢组学分析Fra-1对代谢通路的影响

探究Fra-1对胃癌细胞能量代谢通路的影响。

在AGS细胞中过表达Fra-1,进行能量代谢组学测序,分析差异代谢物,发现PPP通路相关代谢物显著上调。

4

验证Fra-1对PPP通路的关键酶和代谢物的影响

验证Fra-1是否激活PPP通路。

通过RT-qPCR和Western blot检测PPP关键酶(G6PD、6PGD等)的表达;检测G6PD酶活性、NADPH和ROS水平。

5

验证Fra-1通过PPP通路影响化疗敏感性

确认Fra-1通过激活PPP通路介导化疗耐药。

用PPP抑制剂6AN处理Fra-1过表达或沉默的胃癌细胞,检测细胞增殖能力。

6

验证Fra-1与G6PD启动子结合并转录调控G6PD

阐明Fra-1调控G6PD表达的分子机制。

通过JASPAR数据库预测Fra-1在G6PD启动子的结合位点,用ChIP-qPCR验证结合,构建野生型和突变型荧光素酶报告基因载体验证结合位点特异性。

7

验证Fra-1抑制G6PD泛素化降解

探究Fra-1对G6PD蛋白稳定性的调控机制。

用CHX和MG132处理细胞,Western blot检测G6PD蛋白降解速率;Co-IP检测G6PD泛素化水平。

8

验证G6PD在Fra-1介导的化疗耐药中的作用

确认G6PD是Fra-1促进化疗耐药的关键下游分子。

在胃癌细胞中沉默Fra-1并同时过表达G6PD,检测细胞对CDDP的敏感性。

9

验证Fra-1通过激活PPP抑制铁死亡

探究Fra-1激活PPP通路是否通过抑制铁死亡来诱导化疗耐药。

检测Fra-1过表达或沉默后GSH、MDA、Fe2+水平及铁死亡相关分子(GPX4、SLC7A11、FTH1)表达;用铁死亡诱导剂erastin和PPP抑制剂6AN处理,验证因果关系。

10

体内实验验证Fra-1对化疗耐药和肿瘤进展的影响

在体内验证Fra-1通过激活PPP通路促进胃癌细胞化疗耐药和肿瘤生长。

B/C裸鼠皮下接种Fra-1过表达的HGC27细胞,给予CDDP治疗,测量肿瘤体积,并通过免疫组化和RT-qPCR检测Fra-1、G6PD表达。

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ProcellPM150110
胎牛血清Procell164210-50
顺铂MCE15663-27-1
ErastinSelleckS7242
CCK-8试剂Yeasen40203ES76
polyplus转染试剂Sartorius Stedim Biotech--
TRIzolNCM Biotech--
RNA第一链cDNA合成试剂盒Yugong Biotech--
RT-qPCR试剂盒(SYBR Green法)Yugong Life--
RIPA裂解液Beyotime--
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific--
PVDF膜Millipore--
ECL检测试剂NCM--
ChIP检测试剂盒BeyotimeP2078
双荧光素酶报告基因检测试剂盒UelandyF6075S
MG132SelleckS2619
6-氨基烟酰胺SelleckS9783
GAPDH抗体ImmunoWayYM3029
IgG抗体Santa Cruz Biotechnologysc-34665
山羊抗大鼠IgGImmunoWayRS0002
山羊抗小鼠IgGImmunoWayRS0001
HA标签抗体ImmunoWayYM3003
Flag抗体ImmunoWayYM3808
Fra-1抗体ImmunoWayYT1772
SLC7A11抗体ImmunoWayYT8130
GPX4抗体ImmunoWayYN3047
G6PD抗体ImmunoWayYM0291
6PGD抗体ImmunoWayYT3691
TKT抗体ImmunoWayYT5938
TALDO抗体ImmunoWayYT6489

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
AGS和HGC27细胞培养条件(RPMI-1640培养基、10% FBS、37°C、5% CO2)
阅读提示:Methods中的Cell culture部分
药物处理
CDDP浓度(10 μM)处理时间(24小时)
阅读提示:Methods中的Cell culture部分及Figure legends
质粒和siRNA转染
转染试剂(polyplus)、质粒量(2 μg)、siRNA量(5 μL)、收获时间(48小时)
阅读提示:Methods中的Plasmid and siRNA transfection部分
细胞活力检测(CCK8)
CCK-8试剂使用步骤、孵育时间(2小时)、检测波长(450 nm)
阅读提示:Methods中的Cell viability assay (CCK8)部分
RT-qPCR
RNA提取、cDNA合成、定量方法(2-ΔΔCt)、内参GAPDH、引物序列(Table 3)
阅读提示:Methods中的RT-qPCR部分
Western blot
RIPA裂解液、BCA定量、SDS-PAGE、PVDF膜、抗体信息(Table 1)
阅读提示:Methods中的Western blot部分
ChIP-qPCR
ChIP试剂盒、染色质免疫沉淀步骤、RT-qPCR检测
阅读提示:Methods中的ChIP-qPCR部分
双荧光素酶报告实验
工具:双荧光素酶报告基因检测试剂盒、荧光值测定方法
阅读提示:Methods中的Dual luciferase reporter assay部分
Co-IP
磁珠、抗体、裂解条件、SDS-PAGE检测
阅读提示:Methods中的Co-IP部分
体内实验
动物品系(B/C裸鼠)、周龄(4周)、性别(雌性)、数量(20只)、分组(4组)、细胞注射量(5×10^6)、CDDP剂量(4 mg/kg)、给药频率(每周一次)、治疗周期(3周)、肿瘤体积测量公式
阅读提示:Methods中的Nude mouse experiment部分及Figure 7 legend