FBXO7,子宫内膜癌中的肿瘤抑制因子,抑制INF2相关的线粒体分裂

FBXO7, a tumor suppressor in endometrial carcinoma, suppresses INF2-associated mitochondrial division.

作者信息Hui Zhang, Yiting Zhao, Jie Wang, Jinyun Li, Jingyi Xia, Yan Lin, Yeling Zhong, Xinyi Cao, Jiabei Jin, Xinming Li, Weili Yang, Meng Ye, Xiaofeng Jin
PMID37344480
发布时间2023-06-21
DOI10.1038/s41419-023-05891-0

实验完整度

体外细胞模型(HEK-293T、AN3 CA、HEC-1-A、U-2OS)结合临床样本(TCGA、CPTAC、IHC)验证,包含功能验证(增殖、迁移、凋亡)和机制验证(泛素化、线粒体分裂、DRP1磷酸化)。

主要模型

子宫内膜癌细胞系AN3 CA和HEC-1-A 人胚肾细胞HEK-293T 人骨肉瘤细胞系U-2OS 人子宫内膜正常组织和癌组织样本

重点核对

FBXO7在ECa中的表达下调(TCGA和CPTAC数据) ECa相关FBXO7突变体(R45Q、E61D、D72G)在UBL结构域,丧失对INF2的降解能力 INF2敲低或DNM1L敲低逆转FBXO7敲除诱导的增殖、迁移和线粒体过度分裂 DRP1抑制剂Mdivi-1(20 μM)逆转FBXO7敲除诱导的细胞表型和线粒体过度分裂 FBXO7敲除增加DRP1 Ser616磷酸化并降低Ser637磷酸化

摘要

子宫内膜癌(ECa)是最常见的妇科恶性肿瘤,在全球范围内发病率和死亡率均有所增加,而其发病机制仍 largely 未知。在本研究中,我们证实了编码FBXO7 E3泛素连接酶的基因FBXO7在ECa标本中显著下调并发生突变(5.87%;31/528),且FBXO7的异常低表达和突变与ECa的发生相关。我们还鉴定了INF2蛋白的过度表达,INF2是一种通过招募DRP1蛋白触发线粒体分裂的关键因子,并且升高的INF2蛋白与ECa标本中低水平的FBXO7蛋白显著负相关。机制上,FBXO7通过FBXO7介导的INF2的泛素化和降解来抑制INF2相关的线粒体分裂,从而抑制ECa。此外,我们发现ECa相关的FBXO7突变体在INF2的泛素化和降解方面存在缺陷,通过诱导线粒体过度分裂促进ECa细胞的增殖、迁移和凋亡抑制。此外,我们发现通过INF2或DNM1L敲低,或DRP1抑制剂Mdivi-1,可以逆转FBXO7缺失或ECa相关的FBXO7突变体诱导的ECa细胞的增殖、迁移、凋亡抑制和线粒体过度分裂。总之,我们的研究表明,FBXO7通过泛素化和降解INF2抑制INF2-DRP1轴相关的线粒体分裂,从而在ECa中充当新的肿瘤抑制因子,而ECa相关的FBXO7和INF2突变体破坏了这一作用,突显了FBXO7-INF2-DRP1轴在ECa肿瘤发生中的关键作用,并为治疗FBXO7缺失或突变的ECa患者提供了针对INF2-DRP1轴相关线粒体分裂的新视角。

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
FBXO7在子宫内膜癌中是否作为肿瘤抑制因子,其机制是否涉及INF2介导的线粒体分裂?
核心机制
FBXO7通过其UBL结构域与INF2结合,介导INF2的K48连接多聚泛素化并促进其蛋白酶体降解,从而抑制INF2-DRP1轴相关的线粒体分裂;ECa相关的FBXO7突变体(R45Q、E61D、D72G)破坏这一作用,导致INF2积累和线粒体过度分裂。
主要证据
在AN3 CA和HEC-1-A细胞中,FBXO7敲除促进增殖和迁移,FBXO7-WT过表达逆转,而FBXO7-D72G不能;INF2或DNM1L敲低及Mdivi-1处理逆转这些表型;在U-2OS细胞中,FBXO7敲除导致线粒体长度缩短、DRP1 puncta增加和DRP1 Ser616磷酸化升高。
研究意义
研究揭示FBXO7-INF2-DRP1轴在ECa肿瘤发生中的关键作用,为FBXO7缺失或突变的ECa患者提供通过靶向INF2-DRP1轴相关线粒体分裂的新治疗策略。

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

FBXO7表达分析与临床关联

验证FBXO7在ECa中的表达水平及其临床相关性。

分析TCGA和CPTAC数据库中FBXO7 mRNA和蛋白表达,进行差异表达、临床分期、预后和ROC分析;通过IHC检测25例正常和117例ECa组织样本中FBXO7蛋白表达。

2

鉴定INF2为FBXO7相互作用蛋白

验证INF2是否与FBXO7特异性结合并确定结合结构域。

通过AP-MS、co-IP和免疫荧光实验检测FBXO7与INF2的相互作用,生成FBXO7截短突变体以定位结合域,分析亚细胞共定位。

3

验证FBXO7介导INF2的泛素化和降解

确认INF2是FBXO7的降解底物并确定泛素化类型。

检测FBXO7对INF2蛋白水平的影响,使用蛋白酶体抑制剂和溶酶体抑制剂区分降解途径,进行体内泛素化实验和半衰期分析。

4

评估ECa相关FBXO7和INF2突变体的功能缺陷

确定ECa相关突变体是否失去对INF2的降解和结合能力。

构建并表达ECa相关的FBXO7突变体(R45Q, E61D, D72G, E288D, R410W)和INF2突变体,通过co-IP、泛素化实验和半衰期分析评估功能。

5

验证FBXO7对ECa细胞增殖和迁移的抑制作用

检验FBXO7是否抑制ECa细胞增殖和迁移,以及是否依赖INF2-DRP1轴。

在AN3 CA和HEC-1-A细胞中敲除FBXO7并过表达FBXO7-WT或D72G,检测增殖、集落形成和迁移;通过INF2或DNM1L敲低和Mdivi-1处理评估对表型的逆转。

6

评估FBXO7对线粒体分裂的调控

验证FBXO7是否通过抑制INF2-DRP1轴抑制线粒体分裂。

在U-2OS细胞中敲除FBXO7并过表达FBXO7-WT或D72G,用Mito-Tracker染色测量线粒体长度,检测DRP1 puncta和DRP1 Ser616/637磷酸化水平,并通过INF2/DNM1L敲低或Mdivi-1处理验证。

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MeilunbioMA0212-2
MEM培养基MeilunbioMA0217
McCoy's 5A培养基MeilunbioMA0314
胎牛血清OriCellFBSST-01033
HEK-293T细胞系Haixing BiosciencesTCH-C101
AN3 CA细胞系Procell Life Science & TechnologyCL-0505
Lipo6000转染试剂BeyotimeC0526
RIPA裂解液(低强度)MeilunbioMA0153
硝酸纤维素膜Cytiva10600001
NcmECL超敏化学发光试剂New Cell & Molecular BiotechP10300
anti-FLAG M2琼脂糖珠SigmaM8823
Protein A/G免疫沉淀磁珠BimakeB23201
蛋白酶抑制剂BimakeB14001
anti-FLAG M2琼脂糖珠SigmaM8823
FLAG多肽SigmaF4799
Annexin V-FITC/PI凋亡试剂盒MULTI SCIENCESAT101
Mito-Tracker Red线粒体染料Thermo FisherM7512
CCK-8试剂盒APExBIOK1018
酶标仪Bio-Rad--
结晶紫SolarbioG1063
Transwell小室Costar3422
Mdivi-1文中未明确说明--
MG132文中未明确说明--
硼替佐米文中未明确说明--
氯喹文中未明确说明--
抗HA抗体文中未明确说明--

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
临床样本分析与IHC
样本来源、样本量、组织固定和切片条件、抗体及其稀释度、评分标准
阅读提示:Methods: Immunohistochemistry; Figure 1L和图3A
细胞培养
细胞系来源及培养条件(培养基、血清浓度、CO2浓度)
阅读提示:Methods: Cell lines and cell culture
质粒构建与转染
质粒构建策略、转染试剂及用量、转染时间
阅读提示:Methods: Plasmid construction and transfections
泛素化实验
MG132处理时间和浓度、细胞裂解液成分、免疫沉淀抗体和磁珠、洗脱方式
阅读提示:Methods: In vivo ubiquitination assay
蛋白质印迹
抗体来源及稀释度、上样量、转膜条件、ECL底物
阅读提示:Methods: Western blotting, 补充表3
线粒体形态分析
U-2OS细胞培养条件、Mito-Tracker染色浓度及时间、图像采集参数、定量分析方法
阅读提示:Methods: Immunofluorescence and confocal microscopy
细胞功能实验
CCK-8检测时间点及细胞数、集落形成实验细胞数和培养时间、Transwell细胞数和迁移时间
阅读提示:Methods: Cell proliferation assay, Colony formation assay, Migration assays