穗花杉双黄酮通过靶向p53信号通路轴逆转肝细胞癌上皮间质转化

Amentoflavone reverses epithelial-mesenchymal transition in hepatocellular carcinoma cells by targeting p53 signalling pathway axis.

作者信息Hui-Ying Jian, Jing-Ting Zhang, Zhuo Liu, Zhen Zhang, Pu-Hua Zeng
PMID38842135
发布时间2024-06
DOI10.1111/jcmm.18442

实验完整度

包含生物信息学分析(GEO、TCGA数据挖掘、预后模型)、网络药理学(PPI、GO/KEGG富集)、分子对接,以及体外细胞实验(CCK-8、伤口愈合、Transwell、流式凋亡、Western blot)多个独立证据层级,且包含功能验证和机制验证。

主要模型

MHCC97H人肝癌细胞系 MHCCLM3人肝癌细胞系 TGF-β1诱导的HCC EMT细胞模型 TCGA-LIHC肝细胞癌队列

重点核对

GSE84402数据集差异基因筛选标准:p<0.05且|log2(FC)|>2 EMT细胞模型建立条件:20 ng/mL TGF-β1处理48小时 穗花杉双黄酮处理浓度:100、200、300 μmol/L,处理24小时 MHCC97H和MHCCLM3细胞的IC50值分别为197 μM和314.5 μM 统计分析样本量为n=3,使用单因素方差分析

摘要

上皮间质转化及其逆转过程是肝细胞癌发展的重要潜在机制。Selaginella doederleinii Hieron在中医中广泛用于治疗各种肿瘤,穗花杉双黄酮是其主要的活性成分。本研究从生物信息学和网络药理学的角度探讨穗花杉双黄酮对肝细胞癌上皮间质转化的作用机制。利用生物信息学筛选穗花杉双黄酮调控的与肝细胞癌预后密切相关的EMT基因,并建立分子预测模型以评估肝细胞癌的预后。通过网络药理学预测穗花杉双黄酮调控的通路轴。对穗花杉双黄酮与相应靶点进行分子对接。通过CCK-8试剂盒、伤口愈合实验、Transwell实验和annexin V-FITC/碘化丙啶染色检测和评估穗花杉双黄酮对细胞增殖、迁移、侵袭和凋亡的影响。最终筛选出三个核心基因,包括NR1I2、CDK1和CHEK1。共获得590个GO富集条目,KEGG通路分析获得5个富集结果。基因主要富集在p53信号通路。伤口愈合实验和Transwell实验的结果表明,不同浓度的穗花杉双黄酮能显著抑制HCC细胞的迁移和侵袭。Annexin V-FITC/PI染色实验结果表明,不同浓度的穗花杉双黄酮能诱导HCC细胞凋亡。本研究揭示了穗花杉双黄酮逆转肝细胞癌上皮间质转化的机制,可能是通过抑制核心基因的表达和阻断p53信号通路轴来抑制HCC细胞的迁移和侵袭。

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
穗花杉双黄酮是否通过调控上皮间质转化相关基因和p53信号通路轴来抑制肝细胞癌的迁移和侵袭?
核心机制
穗花杉双黄酮通过抑制CDK1和CHEK1表达、上调p53和IGF1表达,阻断p53信号通路轴,从而逆转TGF-β1诱导的HCC细胞上皮间质转化,抑制其迁移和侵袭。
主要证据
生物信息学筛选出NR1I2、CDK1和CHEK1三个核心基因,KEGG富集显示富集于p53信号通路;体外实验中,Western blot显示穗花杉双黄酮处理上调E-cadherin和p53,下调N-cadherin、Vimentin、CDK1和CHEK1,伤口愈合和Transwell实验显示抑制迁移和侵袭,流式凋亡检测显示诱导凋亡。
研究意义
本研究为穗花杉双黄酮治疗肝细胞癌提供了理论依据,并揭示了其逆转EMT的潜在机制。

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

生物信息学筛选核心基因

鉴定穗花杉双黄酮调控的与肝细胞癌预后相关的EMT相关基因。

从GEO数据库下载GSE84402数据集,使用R语言limma包进行差异分析;从GeneCards数据库获取EMT相关基因;利用SwissTarget Prediction、PharmMapper和TargetNet预测穗花杉双黄酮靶点;取三者交集得到14个候选基因;利用TCGA-LIHC数据验证差异表达和预后相关性,并通过LASSO回归筛选出NR1I2、CDK1和CHEK1三个核心基因。

2

构建和验证预后风险模型

评估核心基因风险评分对肝细胞癌患者预后的预测能力。

基于NR1I2、CDK1和CHEK1的表达值,利用Cox回归构建风险评分公式,将TCGA-LIHC患者分为高低风险组,绘制Kaplan-Meier曲线和ROC曲线,评估1年、3年和5年生存预测效能,并构建列线图进行校准分析。

3

网络药理学和分子对接

预测穗花杉双黄酮作用于核心靶点的信号通路,并验证其结合能力。

将14个候选基因导入STRING构建PPI网络,利用R软件进行GO和KEGG富集分析,发现富集于p53信号通路。利用AutoDock Vina将穗花杉双黄酮与CDK1、CHEK1和IGF1蛋白进行分子对接。

4

建立TGF-β1诱导的HCC EMT细胞模型

模拟肝细胞癌上皮间质转化状态,用于后续药效评估。

使用20 ng/mL TGF-β1处理MHCC97H和MHCCLM3细胞48小时,通过HE染色观察细胞形态变化,并通过RT-PCR和Western blot检测E-cadherin、N-cadherin和Vimentin的表达水平,验证EMT模型成功建立。

5

评估穗花杉双黄酮对细胞活力的影响

测定穗花杉双黄酮对HCC细胞的毒性及半数抑制浓度。

CCK-8实验检测不同浓度穗花杉双黄酮处理24小时后的细胞活力,计算IC50值。

6

评估穗花杉双黄酮对细胞迁移和侵袭的影响

验证穗花杉双黄酮能否抑制HCC EMT细胞的迁移和侵袭能力。

分别采用伤口愈合实验和Transwell实验检测不同浓度穗花杉双黄酮处理24小时或48小时后细胞的迁移率和穿膜细胞数。

7

评估穗花杉双黄酮对细胞凋亡的影响

检测穗花杉双黄酮是否诱导HCC EMT细胞凋亡。

采用Annexin V-FITC/PI双染和流式细胞术分析各组细胞的凋亡比例。

8

验证p53信号通路相关蛋白的表达

验证穗花杉双黄酮逆转EMT是否通过p53信号通路轴。

Western blot检测EMT标志物(E-cadherin、N-cadherin、Vimentin)和p53信号通路相关蛋白(p53、CHEK1、CDK1、IGF1)的表达水平。

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
R语言limma包----
ggplot2包----
glmnet包----
timeROC包----
rms包----
survival包----
ClusterProfiler包----
org.Hs.eg.db包----
STRING数据库----
Cytoscape软件----
ChemBio 3D软件----
AutoDock Vina软件----
DMEM培养基ProcellPM15210
磷酸盐缓冲液ProcellPB180327
胎牛血清Procell164210
青霉素-链霉素溶液ProcellPB180120
0.25%胰蛋白酶ECTOP--
穗花杉双黄酮Shanghaiyuanye BioTechnology Co., Ltd.B21229
转化生长因子-β1NovoproteinCA59
CCK-8试剂盒----
Matrigel基质胶Corning356234
Annexin V-FITC/PI凋亡检测试剂盒APExBIOK2003
RIPA裂解液(强)CWBIOCW2333
BCA蛋白浓度测定试剂盒Beyotime Biotechnology Co., Ltd.P0010
E-钙黏蛋白多克隆抗体Proteintech20874-1-AP
N-钙黏蛋白多克隆抗体Proteintech22018-1-AP
波形蛋白多克隆抗体Proteintech10366-1-AP
CDK1多克隆抗体Proteintech10762-1-AP
CHEK1多克隆抗体Proteintech25887-1-AP
IGF1多克隆抗体Proteintech28530-1-AP
β-肌动蛋白抗体Affinity BiosciencesAF7018

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
生物信息学分析
GSE84402数据集差异基因筛选阈值p<0.05且|log2(FC)|>2;TCGA-LIHC数据提取及差异表达验证方法;LASSO回归筛选核心基因的具体参数。
阅读提示:Methods 2.1.1-2.1.6
EMT细胞模型建立
MHCC97H和MHCCLM3细胞的来源、代数;TGF-β1浓度20 ng/mL及处理48小时;模型成功的标志物变化(E-cadherin下调,N-cadherin和Vimentin上调)。
阅读提示:Methods 2.3.3 和 Results 3.4
穗花杉双黄酮处理
药物浓度(100、200、300 μmol/L)和处理时间24小时;对照组和处理组的设置;细胞密度和培养条件。
阅读提示:Methods 2.3.4
细胞活力检测
CCK-8实验的细胞接种密度、药物浓度梯度、处理时间和IC50值。
阅读提示:Methods 2.3.2 和 Results 3.5
细胞迁移和侵袭检测
伤口愈合实验划痕后观察时间点(0、24、48小时);Transwell实验细胞接种数、基质胶和培养时间;药物处理方案。
阅读提示:Methods 2.3.5、2.3.6 和 Results 3.6
细胞凋亡检测
凋亡检测的具体操作步骤、细胞密度、染料浓度及流式分析时间窗口。
阅读提示:Methods 2.3.7
Western blot
蛋白质提取方法、上样量、抗体稀释比例、孵育时间和显色方法。
阅读提示:Methods 2.3.8
统计分析
样本量n=3;数据以均数±标准差表示;单因素方差分析及事后检验方法(LSD-t或Welch检验)。
阅读提示:Methods 2.4