新城疫病毒通过调节干扰素-γ介导的鸟苷酸结合蛋白1表达并激活caspase-4促进髓母细胞瘤细胞焦亡

Newcastle disease virus promotes pyroptosis in medulloblastoma cells by regulating interferon-gamma-mediated guanylate-binding protein 1 expression and activating caspase-4.

作者信息Pengwu Ren, Jiayan Yu, Dongxiang Wang, Lijuan Zeng, Xianqiang Zhang, Xiaohe Liu, Yongfu Cao, Zijian Hu, Xiaoyong Zhao, Kongbin Yang
PMID39563668
发布时间2024-10-30
DOI10.25259/Cytojournal_39_2024

实验完整度

包含细胞模型(Daoy和D283),NDV感染、IFN-γ处理、GBP1敲低/过表达、caspase-4敲低等干预,以及细胞活性、凋亡、蛋白表达、LDH/IL-18/IL-1β检测等多层级验证。

主要模型

髓母细胞瘤细胞系Daoy 髓母细胞瘤细胞系D283 NDV感染模型(D90株)

重点核对

NDV感染剂量为1 MOI,感染时间为1小时 IFN-γ重组蛋白浓度为100 ng/L,处理48小时 GBP1 siRNA序列:5'-UUUUUGACUGGUACCUUUCUU-3' caspase-4 siRNA序列:5'-UGUUAAAAAAGGUUUGAAGAA-3'

摘要

目的:文献报道新城疫病毒(NDV)对多种肿瘤具有抑制作用。本研究旨在探讨NDV诱导髓母细胞瘤(MB)细胞焦亡的机制。材料与方法:我们用NDV或重组干扰素-γ(IFN-γ)蛋白处理MB细胞系Daoy和D283。使用实时定量聚合酶链反应检测鸟苷酸结合蛋白(GBPs)。将特异性靶向GBP1的小干扰RNA转染至MB细胞。使用末端脱氧核苷酸转移酶介导的脱氧尿苷三磷酸核苷酸切口末端标记和流式细胞术评估细胞凋亡。使用蛋白质印迹法检测焦亡相关蛋白,包括caspase-4、caspase-1和gasdermin D(GSDMD)。结果:生物信息学分析显示,GBP家族基因和干扰素相关基因可能对MB细胞中的NDV刺激有反应。NDV处理导致IFN-γ水平升高和GBP表达上调,尤其是GBP1。此外,IFN-γ处理诱导GBP1表达并增强细胞凋亡。敲低GBP1减弱了NDV诱导的MB细胞增殖减少和凋亡增加。GBP1过表达上调焦亡相关蛋白(包括caspase-4、caspase-1和GSDMD)的表达,随后导致细胞增殖抑制和细胞凋亡水平增加。沉默caspase-4证实了GBP1在MB细胞焦亡中的调节作用。结论:我们的发现表明,NDV提高MB细胞中IFN-γ和GBP1的表达,可能有助于caspase-4介导的焦亡激活。关键词:新城疫病毒(NDV),焦亡,干扰素-γ,Caspase-4。

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
NDV是否通过诱导IFN-γ和GBP1表达,激活caspase-4介导的焦亡,从而抑制髓母细胞瘤细胞增殖并促进凋亡?
核心机制
NDV通过上调IFN-γ和GBP1表达,进而激活caspase-4介导的非经典焦亡通路,促进髓母细胞瘤细胞焦亡。
主要证据
DB分析发现NDV感染上调GBP家族和干扰素相关基因;体外实验显示NDV处理后IFN-γ和GBP1表达升高,GBP1敲低部分逆转NDV的细胞毒性,GBP1过表达促进焦亡相关蛋白表达,caspase-4敲低减弱NDV的抑制作用。
研究意义
该研究提示NDV在髓母细胞瘤治疗中的潜在应用,GBP1和caspase-4介导的焦亡可能是关键靶点,但作者也指出缺乏体内动物实验验证。

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GBP家族表达变化

初步探究NDV感染对MB细胞中GBP家族和IFN相关基因表达的影响

重新分析NDV感染的胶质瘤细胞系LN229测序数据集(GSE227791),用GEO2R方法识别差异表达基因,并以火山图可视化。

2

细胞培养与NDV感染处理

建立NDV感染髓母细胞瘤细胞模型,观察NDV对细胞活性和IFN、GBP表达的影响

将Daoy和D283细胞培养至80%密度,以1 MOI NDV感染1小时,洗去未吸附病毒,维持培养后检测细胞活性、IFN-α/γ水平、GBP家族mRNA和蛋白表达。

3

IFN-γ刺激实验

验证IFN-γ能否激活GBP1表达并诱导MB细胞焦亡

用重组IFN-γ蛋白刺激Daoy和D283细胞,检测细胞活性、凋亡、GBP1表达及焦亡相关蛋白水平。

4

GBP1敲低实验

验证GBP1是否参与NDV对MB细胞的抑制作用

在NDV感染的MB细胞中转染GBP1 siRNA,检测细胞活性、凋亡、焦亡相关蛋白及LDH、IL-18、IL-1β水平。

5

GBP1过表达实验

验证GBP1过表达是否促进MB细胞焦亡

将GBP1编码序列克隆入pcDNA3.1质粒并转染MB细胞,检测细胞活性、凋亡、焦亡相关蛋白及LDH、IL-18、IL-1β水平。

6

caspase-4敲低实验

验证caspase-4在NDV诱导的MB细胞焦亡中的作用

在NDV处理的MB细胞中转染caspase-4 siRNA,检测细胞活性、凋亡、焦亡相关蛋白及LDH、IL-18、IL-1β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
DMEM培养基Sangon BiotechE600003
DMEM/F12培养基PricellaPM150312B
胎牛血清GIBCO BRLA5256701
青霉素/链霉素Sangon BiotechB540734
CO2培养箱Thermo Fisher ScientificBB 150
pcDNA3.1质粒InvitrogenV79520
Lipofectamine 2000转染试剂盒Invitrogen11668500
新城疫病毒(D90株)Harbin Veterinary Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences--
重组干扰素-γ蛋白Merck MilliporeIF002
细胞计数试剂盒-8溶液Beyotime BiotechnologyC0038
酶标仪Thermo Fisher Scientific--
TUNEL检测试剂盒Beyotime BiotechnologyC1090
Annexin V-FITC/PI检测试剂盒Beyotime BiotechnologyC1065M
BD FACSCantoII流式细胞仪BD Biosciences--
TRIzol试剂Invitrogen15596018CN
NanoDrop微量分光光度计Thermo Fisher Scientific--
BeyRT II cDNA第一链合成试剂盒Beyotime BiotechnologyD7168M
SYBRGreen qPCR混合液Beyotime BiotechnologyD7510
ABI 7500系统Applied Biosystems--
RIPA裂解液SolarbioR0010
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime BiotechnologyP0011
增强化学发光液SolarbioPE0010
X射线胶片Beyotime BiotechnologyFF082
DAPI(4',6-二脒基-2-苯基吲哚)Beyotime BiotechnologyC1002
乳酸脱氢酶ELISA检测试剂盒SolarbioBC0685
干扰素-γELISA检测试剂盒SolarbioSEKH-0046
干扰素-αELISA检测试剂盒SolarbioSEKH-0045
白细胞介素-18 ELISA检测试剂盒SolarbioSEKH-0028
白细胞介素-1β ELISA检测试剂盒SolarbioSEKH-0002
抗GBP1抗体Abcamab252832
抗caspase-4抗体Abcamab238124
抗caspase-1抗体Abcamab179515
抗GSDMD-N抗体Abcamab215203
抗GAPDH抗体Abcamab8245
HRP标记二抗Abcamab6721
二抗Abcamab130798

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
细胞系的来源及培养基:Daoy使用DMEM,D283使用DMEM/F12,均添加10% FBS和1%青霉素/链霉素
阅读提示:见Material and Methods中的Cell culture部分
细胞处理
NDV感染剂量为1 MOI,感染时间为1小时,之后洗去病毒并维持培养
阅读提示:见Material and Methods中的Cell treatment部分
细胞处理
IFN-γ重组蛋白浓度为100 ng/L,处理48小时
阅读提示:见Material and Methods中的Cell treatment部分
基因干预
siRNA序列:GBP1-siRNA:5'-UUUUUGACUGGUACCUUUCUU-3';caspase-4-siRNA:5'-UGUUAAAAAAGGUUUGAAGAA-3';GBP1过表达质粒pcDNA3.1;转染试剂Lipofectamine 2000
阅读提示:见Material and Methods中的Cell transfection部分
检测指标
细胞活性(CCK-8)在450nm检测;凋亡通过TUNEL和流式;焦亡相关蛋白(caspase-4, GSDMD-N, cleaved caspase-1)用Western blot;LDH, IL-18, IL-1β用ELISA
阅读提示:见Material and Methods中的相关部分及结果图
统计分析
所有实验独立重复3次;两组比较用非配对t检验,多组用单因素方差分析及Tukey事后检验;P<0.05为显著
阅读提示:见Material and Methods中的Statistic analysis部分