USP36稳定核仁Snail1以促进核糖体生物发生和癌细胞在核糖体毒性应激下的存活

USP36 stabilizes nucleolar Snail1 to promote ribosome biogenesis and cancer cell survival upon ribotoxic stress.

作者信息Kewei Qin, Shuhan Yu, Yang Liu, Rongtian Guo, Shiya Guo, Junjie Fei, Yuemeng Wang, Kaiyuan Jia, Zhiqiang Xu, Hu Chen, Fengtian Li, Mengmeng Niu, Mu-Shui Dai, Lunzhi Dai, Yang Cao, Yujun Zhang, Zhi-Xiong Jim Xiao, Yong Yi
PMID37833415
发布时间2023-10-13
DOI10.1038/s41467-023-42257-8

实验完整度

包括体外细胞实验、分子机制验证(Co-IP、泛素化、点突变)、体内异种移植瘤模型,多层次验证了JNK-USP36-Snail1轴的功能与机制。

主要模型

HCC1806细胞 HCC1806细胞异种移植瘤模型(BALB/c裸鼠) 白血病细胞系(K-562、OCI-AML2、MOLM-13)

重点核对

HHT浓度:20 ng/mL HHT处理时间:24小时 SP600125浓度:20 μM(体外),15 mg/kg(体内,腹腔注射) 异种移植瘤模型:HCC1806细胞5×10^5皮下接种于5周龄雌性BALB/c裸鼠,n=5/组 HHT体内给药:1 mg/kg,每日腹腔注射

摘要

使用核糖体抑制剂高三尖杉酯碱(HHT)靶向核糖体生物发生在白血病中有效,但在实体瘤中无效。在这里,作者证明在实体瘤中,HHT诱导的核糖体应激后JNK信号通路的激活促进Snail1在核仁中的积累,从而促进核糖体生物发生和对HHT的耐药性。

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
实体瘤对核糖体抑制剂HHT不敏感的原因及其潜在机制是什么?
核心机制
核糖体毒性应激激活JNK-HSF1信号,上调去泛素化酶USP36,USP36通过其去泛素化酶活性稳定核仁Snail1(关键残基K146、K206),促进47S pre-rRNA表达和核糖体生物发生,从而促进癌细胞存活和对HHT的耐药。
主要证据
免疫荧光和细胞分级显示HHT诱导Snail1核仁积累;Co-IP证明USP36与Snail1结合;泛素化实验证实USP36去除Snail1 K48连接的泛素链;qPCR和Northern blot显示Snail1上调47S pre-rRNA;细胞凋亡和异种移植瘤实验表明抑制JNK-USP36-Snail1轴可增强HHT的抗肿瘤效果。
研究意义
该研究为靶向JNK-USP36-Snail1轴联合核糖体抑制治疗实体瘤提供了理论基础。

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

核糖体毒性应激诱导Snail1核仁积累

验证核糖体毒性应激是否促进Snail1在核仁中的定位

用HHT、anisomycin、puromycin、G418、blasticidin等处理HCC1806、SUM159、Hs 578T、A549等细胞,通过免疫荧光和细胞分级实验检测Snail1与核仁标志物B23的共定位

2

鉴定核仁Snail1的去泛素化酶USP36

寻找核仁中调节Snail1稳定性的去泛素化酶

通过数据库分析筛选核仁定位的DUBs,在HEK-293细胞中过表达候选DUBs检测对HA-Snail1蛋白水平的影响;通过Co-IP、泛素化实验验证USP36与Snail1的相互作用和去泛素化功能

3

鉴定Snail1的去泛素化位点及功能关键残基

确定USP36作用于Snail1的特异性泛素化位点及结合关键残基

通过质谱分析鉴定Snail1的泛素化位点K146和K206;通过突变体实验验证这些位点对USP36去泛素化和稳定化的必要性;通过蛋白对接和突变体实验鉴定K157为USP36-Snail1结合的关键残基

4

核糖体毒性应激通过JNK-HSF1上调USP36表达

阐明核糖体毒性应激诱导USP36表达的分子机制

使用JNK抑制剂SP600125和p38抑制剂SB203580检测对HHT诱导的USP36表达的影响;通过ChIP实验验证HSF1结合USP36启动子;使用HSF1抑制剂KRIBB11验证HSF1对USP36的调控

5

评估核仁USP36-Snail1轴的功能

验证核仁Snail1对核糖体生物发生和细胞存活的作用

通过过表达或敲低Snail1/USP36检测47S pre-rRNA表达;通过敲低Snail1或USP36结合HHT处理,检测细胞凋亡(Annexin V/PI染色、cleaved caspase-3);通过异种移植瘤实验评估体内肿瘤生长

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--
胎牛血清HyClone--
青霉素Gibco--
链霉素Gibco--
高三尖杉酯碱Selleck ChemicalsS9015
茴香霉素Selleck ChemicalsS7409
雷帕霉素Selleck ChemicalsS1039
G418Selleck ChemicalsS3028
嘌呤霉素Selleck ChemicalsS7417
杀稻瘟菌素Selleck ChemicalsS7419
SP600125Selleck ChemicalsS1460
SB203580Selleck ChemicalsS1076
MG132Selleck ChemicalsS2619
KRIBB11Selleck ChemicalsHY-100872
CX-5461Selleck ChemicalsS2684
衣霉素Abcamab120296
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
SDS上样缓冲液Cell Signaling Technology7722
PVDF膜Millipore--
Snail1抗体Cell Signaling Technology3895
GAPDH抗体Cell Signaling Technology5174
p38抗体Cell Signaling Technology9212
p-p38抗体Cell Signaling Technology9216
JNK抗体Cell Signaling Technology9252
p-JNK抗体Cell Signaling Technology9251
Tubulin抗体Cell Signaling Technology3873
SP1抗体Cell Signaling Technology5931
HA标签抗体Cell Signaling Technology5017
Cleaved-caspase 3抗体Cell Signaling Technology9654
Flag标签抗体Cell Signaling Technology8146
USP36抗体Proteintech14783-1-AP
B23抗体ThermoFisher ScientificMA5-12508
c-Myc抗体AbwaysCY5150
HSF1抗体AbwaysCY9045
HSP70抗体AbwaysCY5496
E-cadherin抗体Abwaysab40772
His标签抗体Zen-Bio230001
Anti-FLAG M2亲和凝胶Sigma-AldrichA2220
Pierce Anti-HA磁珠Thermo Fisher Scientific88836
Snail1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-271977
山羊抗小鼠Alexa Fluor 488二抗ThermoFisherA-11029
山羊抗兔Alexa Fluor 514二抗ThermoFisherA-31558
ProLong Gold抗淬灭封片剂含DAPICell Signaling Technology82961
RNA提取试剂盒Qiagen--
SoFast EvaGreen SupermixBio-Rad--
TRIzol试剂Invitrogen15596026
Hybond N+尼龙膜Roche11209272001
DIG-Easy Hyb缓冲液Roche11093657910
Annexin V-FITCBeyotimeC1052
CellTiter 96试剂盒Promega--
ChIP-IT试剂盒Active Motif--
Protein A/G琼脂糖珠----
EASY-nanoLC 1000纳升液相色谱仪Thermo Fisher Scientific--
Q Exactive Plus质谱仪Thermo Fisher Scientific--
C18 ZipTipMillipore--
Bio-Rad ChemiDoc XRS+化学发光成像系统Bio-Rad--
Leica TCS SP5II共聚焦激光扫描显微镜Leica Microsystems--
BD FACScalibur流式细胞仪BD Biosciences--

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
细胞培养与处理
细胞系来源、培养基、血清、抗生素浓度、药物处理浓度与时间、转染试剂
阅读提示:Methods: Cell culture and reagents; Cell culture conditions; Plasmids transfection
药物处理
HHT浓度20 ng/mL,处理时间24小时;其他药物浓度如anisomycin 50 ng/mL、SP600125 20 μM等
阅读提示:Figure legends for Fig. 1b, 2c, 7c, etc.; Methods: Reagents
免疫荧光与共定位分析
抗体稀释、固定方法、共定位分析方法(Pearson相关系数)、细胞数量
阅读提示:Methods: Immunofluorescence staining; Figure legends for Fig.1, 2g, etc.
Western blot与Co-IP
裂解缓冲液、抗体稀释、免疫沉淀条件(如NaCl浓度)、MG132处理时间与浓度
阅读提示:Methods: Western blot, co-immunoprecipitation
泛素化检测
变性裂解缓冲液成分、MG132处理时间与浓度、His-Ub质粒构建
阅读提示:Methods: Snail1 ubiquitylation assays; Figure legends for Fig.3d-f
核糖体生物发生检测
qPCR引物、Northern blot探针、RNA提取方法、RNA上样量
阅读提示:Methods: Quantitative PCR and northern blot analyses; Figure legends for Fig.6c,d
细胞凋亡检测
Annexin V/PI染色试剂、流式细胞仪、处理时间与浓度
阅读提示:Methods: Cell apoptosis and cell viability assays; Figure legends for Fig.6l, 7b
动物实验
小鼠品系、周龄、性别、细胞接种数量、给药方式、剂量、频率、肿瘤测量方法
阅读提示:Methods: Ethics statement and mouse models; Figure legends for Fig.6r-t, 7g-k