SIX2/PFN2反馈环路促进胃癌细胞的干性

The SIX2/PFN2 feedback loop promotes the stemness of gastric cancer cells.

作者信息Qianqian Guo, Yi Zhou, Haiwei Ni, Miaomiao Niu, Shengtao Xu, Lufeng Zheng, Wenzhou Zhang
PMID39256760
发布时间2024-09-10
DOI10.1186/s12967-024-05618-5

实验完整度

高

包含体外细胞功能实验(干性标志物、流式、成球)、体内成瘤与极限稀释实验,以及机制验证(ChIP、双荧光素酶、Co-IP、RNA稳定性、通路抑制)。

主要模型

胃癌细胞系MKN-45和AGS HEK293T细胞 裸鼠异种移植模型 胃癌组织微阵列

重点核对

SIX2和PFN2在胃癌细胞系中的表达水平 SIX2和PFN2过表达或敲低对干性标志物(ALDH1A1、SOX2、OCT3/4)表达的影响 SIX2对PFN2启动子的直接结合位点及转录激活(ChIP、双荧光素酶实验) PFN2对SIX2 mRNA稳定性的影响及YBX-1的招募(RNA稳定性、Co-IP) JNK信号通路抑制剂SP600125对SIX2/PFN2介导的干性增强的逆转作用

摘要

背景:转录因子SIX2在多种肿瘤中的作用已被确定。然而,其在胃癌(GC)进展中的作用尚未被揭示。我们的目的是探讨SIX2对GC细胞干性的影响及其潜在机制。方法:采用慢病毒感染在GC细胞中建立稳定表达SIX2或PFN2。进行功能获得和功能丧失实验以检测干性标志物、流式细胞术图谱、肿瘤球形成和肿瘤起始能力的变化。进行ChIP、RNA测序、组织微阵列和生物信息学分析以揭示SIX2和PFN2之间的相关性。通过组织微阵列分析、RNA稳定性测定、IP-MS、免疫共沉淀和JNK信号通路抑制阐明SIX2/PFN2环路介导效应的机制。结果:SIX2增强了GC细胞的干性。机制上,SIX2直接结合PFN2的启动子并促进PFN2活性。PFN2反过来通过招募RNA结合蛋白YBX-1促进SIX2的mRNA稳定性,随后激活下游MAPK/JNK通路。结论:本研究揭示了SIX2在调控GC细胞干性中的作用,定义了一个负责这种调控的新型SIX2/PFN2调节环路。这表明靶向SIX2/PFN2环路治疗GC的潜力(图解摘要)。

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
SIX2是否以及如何调控胃癌细胞的干性?
核心机制
SIX2直接结合PFN2启动子促进PFN2表达,PFN2通过招募YBX-1增强SIX2 mRNA稳定性,形成SIX2/PFN2正反馈环路,激活MAPK/JNK信号通路,进而增强胃癌细胞干性。
主要证据
体外实验显示SIX2或PFN2过表达上调干性标志物、Aldefluor阳性比例和肿瘤球形成;体内实验显示SIX2或PFN2过表达提高肿瘤形成率。机制研究通过ChIP、双荧光素酶、Co-IP、RNA稳定性实验证实SIX2直接结合PFN2启动子及PFN2招募YBX-1稳定SIX2 mRNA,且JNK抑制剂SP600125逆转该效应。
研究意义
该研究揭示SIX2/PFN2反馈环路作为胃癌干细胞干性维持的关键机制,为靶向该环路开发新的胃癌治疗策略提供潜在靶点,并提示PFN2可能作为预后生物标志物。

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

临床关联分析

评估SIX2和PFN2表达水平与胃癌患者预后及干性标志物的相关性

利用KM plotter和R2数据库分析SIX2、PFN2表达与胃癌患者总生存、进展后生存、首次进展的相关性,并分析SIX2与干性标志物(ALDH1A1、SOX2)、PFN2与干性标志物表达的相关性;利用组织微阵列分析SIX2蛋白在胃癌及癌旁组织的表达。

2

细胞功能实验

验证SIX2对胃癌细胞干性(体外)的影响

在MKN-45和AGS细胞中通过慢病毒感染稳定过表达或敲低SIX2,检测干性标志物表达、Aldefluor阳性细胞比例、肿瘤球形成能力。

3

靶基因鉴定与验证

确定SIX2的直接下游靶基因并验证其调控机制

通过RNA-seq筛选SIX2过表达后上调的基因,结合JASPAR数据库预测SIX2结合位点,通过双荧光素酶报告基因和ChIP验证SIX2直接结合PFN2启动子并激活其转录。

4

回补与功能验证

验证SIX2的功能是否依赖于PFN2

在SIX2过表达或敲低的MKN-45和AGS细胞中敲低或过表达PFN2,检测干性标志物、Aldefluor阳性比例、肿瘤球形成及体内成瘤能力的变化。

5

PFN2功能及反馈机制研究

验证PFN2对胃癌细胞干性的影响及其对SIX2的正反馈调控机制

在MKN-45细胞中过表达或敲低PFN2,检测干性标志物、Aldefluor阳性比例、肿瘤球形成和体内成瘤能力。发现PFN2上调SIX2 mRNA和蛋白水平,通过双荧光素酶、RNA稳定性实验和IP-MS、Co-IP验证PFN2招募YBX-1稳定SIX2 mRNA。

6

信号通路验证

确定SIX2/PFN2环路激活的下游信号通路

通过RNA-seq和Western blot检测MAPK通路相关蛋白,使用MEK抑制剂Mirdametinib和JNK抑制剂SP600125处理细胞,检测干性标志物表达和肿瘤球形成的变化。

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
AGS细胞专用培养基Procell Life Science--
RPMI-1640培养基----
高糖DMEM培养基KeyGen BioTECH--
胎牛血清OmnimAbs--
B27添加剂absinabs9120
表皮生长因子absinabs04176
碱性成纤维细胞生长因子absinabs45152529
PD0325901Selleck--
SP600125Selleck--
ALDEFLUOR™试剂盒STEMCELL Technologies01700
FACSCalibur流式细胞仪BD Biosciences--
ChIP-IT Express试剂盒Active Motif53008
双荧光素酶报告基因检测试剂盒vazymeDL101-01
免疫共沉淀试剂盒Thermo Scientific88804
Jet-PRIME转染试剂----
pGLV3/H1/GFP+Puro载体----

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
细胞培养与转染
细胞系来源(AGS和MKN-45购自Procell Life Science;HEK293T来自江苏省肿瘤发生与干预重点实验室);AGS细胞专用培养基;MKN-45培养于含20% FBS的RPMI-1640;HEK293T培养于含10% FBS的高糖DMEM;siRNA浓度为50 nM;Jet-PRIME转染试剂
阅读提示:Methods: Cell lines and reagents, Plasmid, siRNA and cell transfection
稳定细胞系构建
慢病毒载体为pGLV3/H1/GFP+Puro,由GenePharma包装;SIX2和PFN2过表达及SIX2 shRNA序列
阅读提示:Methods: Lentivirus and stable cell lines
干性检测
干性标志物(ALDH1A1、SOX2、OCT3/4)的蛋白和mRNA水平;Aldefluor阳性比例检测使用ALDEFLUOR™ Kit(STEMCELL Technologies,Cat. No. 01700),流式细胞仪为FACSCalibur(BD Biosciences);肿瘤球形成实验条件
阅读提示:Methods: Flow cytometry, Mammosphere formation assay; 图2和图5图注
机制验证
ChIP实验使用ChIP-IT Express试剂盒(Active Motif,Cat. No. 53008);双荧光素酶报告基因检测试剂盒(vazyme,Cat. No. DL101-01);RNA稳定性实验使用放线菌素D处理;Co-IP使用Thermo Scientific试剂盒(Cat. No. 88804)
阅读提示:Methods: ChIP, Dual luciferase reporter assay, RNA stability assay, Co-IP
体内成瘤实验
6周龄BALB/c裸鼠购自GemPharmatech;MKN-45细胞原位种植于裸鼠腹股沟乳腺;极限稀释实验细胞浓度:SIX2过表达组1×10^7,1×10^6,1×10^5;SIX2敲低组5×10^7,5×10^6,5×10^5;14天后取瘤;ELDA分析干细胞频率
阅读提示:Methods: In vivo tumorigenesis study; 图2G/H和4E-H图注