染色质调节因子DPY30在结直肠癌细胞葡萄糖代谢中的作用

The role of chromatin modulator DPY30 in glucose metabolism of colorectal cancer cells.

作者信息Xiaomei Mao, Shiqin Yang, Ye Zhang, Huajun Yang, Danhong Yan, Lingzhi Zhang
PMID39262496
发布时间2024-08-31
DOI10.21037/tcr-24-366

实验完整度

包含TMT蛋白质组学、qPCR、WB、Seahorse代谢分析、ChIP及动物模型等多种独立证据层级,并进行功能验证。

主要模型

HT29细胞 KM12C细胞 HT29异种移植瘤裸鼠模型

重点核对

DPY30敲低效率(shDPY30-2) HK1、PFKL、ALDOA表达变化 ECAR和OCR检测 H3K4me3 ChIP分析

摘要

背景:结直肠癌(CRC)是全球第三大常见癌症,也是癌症相关死亡的第二大原因。本研究探讨了DPY30在CRC细胞发生发展中的作用,尤其是在细胞糖酵解方面。方法:收集HT29对照细胞和DPY30敲低细胞,进行串联质量标签(TMT)标记定量蛋白质组学分析细胞总蛋白(n=3)。为了进一步评估差异表达谱的准确性,选择代表性基因并通过实时定量聚合酶链反应(qPCR)和蛋白质印迹(WB)进行验证。通过使用Seahorse XFe96检测细胞外酸化率(ECAR)来研究糖酵解通量。鉴于DPY30对H3K4me3水平的重要作用,进行了染色质免疫沉淀(ChIP)实验。结果:结果显示,DPY30敲低后,与细胞葡萄糖代谢相关的蛋白HK1的表达显著下调,而GSK3B的表达显著增加。京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路分析表明,多个信号通路发生显著变化,其中PI3K-AKT信号通路最为显著。Seahorse XFe96数据显示,DPY30敲低减弱了有氧糖酵解。DPY30敲低抑制了HK1、PFKL和ALDOA启动子上H3K4me3的建立。结论:DPY30通过两种途径促进CRC细胞的糖酵解:影响信号通路和基因转录,从而促进CRC的进展。

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
DPY30在结直肠癌细胞糖代谢(特别是糖酵解)中的作用及其机制是什么?
核心机制
DPY30通过影响PI3K-AKT信号通路和介导H3K4me3修饰促进糖酵解相关基因(HK1、PFKL、ALDOA)的转录,从而促进糖酵解。
主要证据
TMT蛋白质组学、qPCR、WB、Seahorse分析、ChIP实验和异种移植瘤模型证实DPY30敲低降低糖酵解通量并抑制肿瘤生长。
研究意义
该研究为全面解释DPY30在CRC形成中的作用提供了理论基础,并揭示了DPY30作为潜在癌症治疗靶点的可能性。

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

DPY30敲低细胞模型验证

验证shDPY30的敲低效率,确定后续实验使用的细胞模型。

使用qPCR和WB检测DPY30在KM12C和HT29细胞中的敲低效率,选择敲低效率更好的shDPY30-2片段。

2

TMT定量蛋白质组学分析

筛选DPY30敲低后差异表达的蛋白质,并分析涉及的信号通路。

收集HT29对照和DPY30敲低细胞,进行TMT标记定量蛋白质组学分析,通过火山图和KEGG通路分析差异蛋白。

3

差异基因和蛋白表达验证

验证蛋白质组学结果,确认DPY30敲低对糖代谢基因表达的影响。

通过qPCR和WB检测HK1、GSK3B、PFKL、ALDOA等基因的表达,以及AKT磷酸化水平。

4

糖酵解功能分析

评估DPY30敲低对细胞有氧糖酵解的影响。

使用Seahorse XFe96检测ECAR和OCR,分析糖酵解、糖酵解能力、糖酵解储备以及线粒体功能参数。

5

靶基因H3K4me3修饰分析

验证DPY30是否通过H3K4me3修饰调控糖酵解相关基因的转录。

利用ChIP-qPCR检测HK1、PFKL、ALDOA和GSK3B启动子区域H3K4me3的富集情况。

6

体内肿瘤模型验证

评估DPY30敲低对CRC肿瘤生长的影响。

使用HT29细胞构建裸鼠异种移植瘤模型,比较shCtrl和shDPY30组的肿瘤重量,并检测HK1蛋白表达。

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培养基文中未明确说明--
胎牛血清文中未明确说明--
青霉素文中未明确说明--
链霉素文中未明确说明--
RIPA裂解液文中未明确说明--
Pierce BCA蛋白测定试剂盒ThermoFisher Scientific23225
PVDF膜文中未明确说明--
ECL化学发光试剂ThermoFisher Scientific32106
总RNA提取试剂盒TIANGENDP419
反转录试剂盒TIANGENKR116
SuperReal PreMix Plus (SYBR Green)TIANGENFP205
抗DPY30抗体Abcamab126352
抗HK1抗体Abcamab154839
抗GSK3β抗体Abcamab93926
抗Akt(pan)抗体Cell Signaling Technology2920
抗磷酸化Akt (Thr308)抗体Cell Signaling Technology13038
抗磷酸化Akt (Ser473)抗体Cell Signaling Technology4060
抗β-微管蛋白抗体Proteintech--
Seahorse XF细胞外流量分析仪Agilent--
SimpleChIP® Plus超声ChIP试剂盒Cell Signaling Technology56383
蛋白G磁珠文中未明确说明--

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
细胞培养
细胞系来源、培养基成分(DMEM、10% FBS、100 U/mL青霉素、100 µg/mL链霉素)、培养条件(37℃、5% CO2)
阅读提示:Methods - Cell culture
基因敲低
shRNA序列、敲低片段选择(shDPY30-2)、转染方法
阅读提示:Methods - Cell culture、Table 1
蛋白质组学
样本数量、细胞密度、TMT标记流程
阅读提示:Methods - TMT labeling quantitative proteomics analysis
qPCR
引物序列、反应体系(酶混合物、引物浓度、模板量等)、反应程序
阅读提示:Methods - qPCR、Table 1
Western blot
细胞裂解、蛋白定量、电泳、转膜、封闭、抗体孵育、ECL检测
阅读提示:Methods - Western blot
糖酵解和线粒体功能分析
细胞接种密度、检测培养基、药物注射(如2-DG、FCCP等)、仪器设置
阅读提示:Methods - OCR and ECAR
ChIP
细胞量、甲醛浓度、交联时间、超声条件、抗体、磁珠量、洗涤条件
阅读提示:Methods - ChIP assay
动物实验
小鼠品系、年龄、体重、细胞系(HT29)、接种数量、分组(shCtrl和shDPY30各6只)、饲养条件
阅读提示:Methods - Animals、Figure 4
统计分析
重复数、统计方法(独立样本t检验或Mann-Whitney U检验)、显著性水平
阅读提示:Methods - Statistical analysis