姜黄素抑制泛素连接酶Smurf2活性以促进非小细胞肺癌细胞中NLRP3依赖性细胞焦亡

Curcumin inhibits the activity of ubiquitin ligase Smurf2 to promote NLRP3‑dependent pyroptosis in non‑small cell lung cancer cells.

作者信息Yunzhu Xi, Saili Zeng, Xiaowu Tan, Xiaoyu Deng
PMID39950328
发布时间2025-03
DOI10.3892/ijo.2025.5727

实验完整度

包含体外细胞实验(A549、NCI-H1299)和体内动物模型(裸鼠皮下移植瘤),并进行功能验证(敲低/过表达)和机制验证(Co-IP、泛素化、分子对接)。

主要模型

A549细胞 NCI-H1299细胞 A549细胞皮下移植瘤裸鼠模型

重点核对

姜黄素浓度20 μM处理24小时 siRNA敲低NLRP3或Smurf2 Smurf2过表达质粒转染 裸鼠皮下注射2×10^6 A549细胞,姜黄素腹腔注射30 mg/kg每日一次连续14天 每组3只裸鼠

摘要

非小细胞肺癌(NSCLC)是一种具有显著临床意义的恶性肿瘤。姜黄素因其抗癌潜力而被研究,据报道它通过多种癌症相关靶点和通路发挥作用。本研究旨在利用体外和体内模型探讨姜黄素在NSCLC中的作用。使用NSCLC细胞系(特别是A549和NCI-H1299细胞)以及通过皮下注射A549细胞建立的小鼠肿瘤模型来评估姜黄素干预的效果。还评估了姜黄素处理对NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NLRP3)泛素化、细胞焦亡和焦亡相关因子的影响。此外,通过一系列体外和体内的敲低和过表达实验分析了Smad泛素化调节因子2(Smurf2),旨在研究其与姜黄素和NLRP3的关联。这些实验的结果表明,姜黄素抑制NSCLC细胞生长,促进焦亡并降低NLRP3泛素化水平。NLRP3敲低在体外和体内均逆转了姜黄素诱导的焦亡相关因子的增加。此外,Smurf2与NLRP3相互作用,Smurf2表达水平的改变影响NLRP3泛素化和细胞焦亡。此外,分子对接分析表明姜黄素可直接与Smurf2结合,随后导致Smurf2活性受到抑制。Smurf2敲低增强了姜黄素稳定NLRP3和促进焦亡的能力,而Smurf2过表达则抵消了这些效应。在体内动物模型中,姜黄素处理导致肿瘤体积和重量减少,此外Ki67表达水平降低,NLRP3和焦亡相关因子的表达水平增加。同样,这些效应分别被Smurf2敲低或过表达增强或逆转。总之,本研究的结果表明,姜黄素抑制Smurf2活性,从而促进NSCLC细胞中NLRP3依赖性焦亡。此外,这些发现为姜黄素在NSCLC中的作用提供了机制见解,为其潜在的治疗应用开辟了途径。

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
姜黄素是否通过调节Smurf2和NLRP3泛素化来促进NSCLC细胞焦亡,从而抑制肿瘤进展?
核心机制
姜黄素直接结合并抑制Smurf2活性,减少Smurf2介导的NLRP3泛素化,从而稳定NLRP3,促进NLRP3依赖性细胞焦亡。
主要证据
体外实验显示姜黄素降低NLRP3泛素化并增加其稳定性;Co-IP证实Smurf2与NLRP3相互作用;分子对接显示姜黄素与Smurf2结合;Smurf2敲低增强姜黄素效应,过表达逆转。体内实验显示姜黄素抑制肿瘤生长,并受Smurf2调节。
研究意义
研究揭示了姜黄素在NSCLC中的作用机制,为NSCLC治疗提供了潜在的新靶点和策略。

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

确定姜黄素最适浓度

确定姜黄素在NSCLC细胞中的最适处理浓度。

通过CCK-8实验测定BEAS-2B、A549和NCI-H1299细胞的IC50值,并选择最适浓度。

2

验证姜黄素诱导细胞焦亡

验证姜黄素处理是否诱导NSCLC细胞焦亡。

使用CCK-8、EdU、Transwell、流式细胞术、扫描电镜、ELISA和Western blot检测细胞活力、增殖、迁移、侵袭、细胞周期、焦亡、形态、细胞因子和焦亡相关蛋白。

3

验证NLRP3在姜黄素诱导焦亡中的作用

验证NLRP3是否介导姜黄素诱导的焦亡。

在体外通过siRNA敲低NLRP3,观察对焦亡和相关蛋白的影响;在体内通过注射siRNA转染的A549细胞建立模型,观察肿瘤生长和焦亡指标。

4

验证Smurf2调控NLRP3稳定性

验证Smurf2是否作为E3连接酶调控NLRP3泛素化和稳定性。

通过UbiBrowser预测Smurf2为NLRP3的E3连接酶;使用Western blot、Co-IP、泛素化检测、敲低和过表达实验评估Smurf2对NLRP3表达、泛素化和焦亡的影响。

5

验证姜黄素靶向Smurf2抑制NLRP3泛素化

验证姜黄素是否通过抑制Smurf2来减少NLRP3泛素化并促进焦亡。

通过分子对接分析姜黄素与Smurf2的结合,Co-IP检测Smurf2与NLRP3的相互作用强度,Western blot和流式检测相关蛋白和焦亡。

6

体内验证Smurf2/NLRP3轴在姜黄素疗效中的作用

在动物模型中验证姜黄素通过调节Smurf2/NLRP3轴抑制NSCLC进展。

建立A549皮下移植瘤裸鼠模型,使用Smurf2敲低或过表达的A549细胞,观察姜黄素处理后的肿瘤体积、重量、组织病理、Ki67表达及焦亡相关蛋白和细胞因子。

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MilliporeSigmaD5796
F-12K培养基iCelliCell-0007
RPMI-1640培养基MilliporeSigmaR8758
胎牛血清Gibco10099141
青霉素/链霉素BeyotimeSV30010
BEAS-2B细胞系iCelliCell-h023
A549细胞系ProcellCL-0016
NCI-H1299细胞系ProcellCL-0165
姜黄素MilliporeSigma78246
VX-765MedChemExpressHY-13205
INF39MedChemExpressHY-101868
双硫仑MedChemExpressHY-B0240
MG132MedChemExpressHY-13259
脂质体2000Thermo Fisher Scientific11668019
pUC19质粒New England BioLabsN3041L
磷酸盐缓冲液Changsha AbiweiAWC0409
CCK-8溶液DojindoNU679
EdU检测试剂盒Guangzhou RiboBioC10310
Matrigel基质胶BD354262
结晶紫Shanghai BiotechwellAWC0333
Transwell小室Corning3428
碘化丙啶Dalian MeiluneMB2920
Caspase-1工作液Abcamab219935
锇酸Changsha AbiweiAWI0136
RIPA裂解液Beijing SolarbioR0010
蛋白酶抑制剂混合物Changsha AbiweiAWH0645
蛋白磷酸酶抑制剂Changsha AbiweiAWH0650
BCA蛋白定量试剂盒Changsha AbiweiAWB0156
PVDF膜----
甲醇----
ECL Plus发光液AdvanstaK-12049-D50
NLRP3抗体Abcamab263899
Caspase-1抗体Abcamab207802
GSDMD抗体Abcamab225867
Smurf2抗体Changsha AbiweiAWA55626
β-actin抗体Proteintech66009-1-Ig
HRP标记的山羊抗小鼠IgGProteintechSA00001-1
HRP标记的山羊抗兔IgGProteintechSA00001-2
IP细胞裂解液Changsha AbiweiAWB0144
吐温-20Changsha AbiweiAWI0130
Protein A/G琼脂糖珠----
人IL-1β ELISA试剂盒CusabioCSB-E08053h
小鼠IL-1β ELISA试剂盒CusabioCSB-E08054m
人IL-18 ELISA试剂盒CusabioCSB-E07450h
小鼠IL-18 ELISA试剂盒CusabioCSB-E04609m
TRIzol试剂Invitrogen15596026
mRNA逆转录试剂盒CwbioCW2569
UltraSYBR MixtureCwbioCW2601
二甲苯Sinopharm10023418
伊红Beijing SolarbioG1100
中性树胶Beijing Zhongshan JinqiaoZLI-9555
柠檬酸盐缓冲液Beijing Zhongshan JinqiaoZLI-9065
牛血清白蛋白Changsha AbiweiAWT0368a
Ki67抗体Proteintech28074-1-AP
DAB工作液Beijing Zhongshan JinqiaoZLI-9017
酶标仪Shenzhen HeleMB-530
荧光显微镜MoticBA210T
流式细胞仪Beckman CoulterA00-1-1102
扫描电子显微镜Thermo Fisher ScientificHelios 5 UC
化学发光成像系统Clinx Science InstrumentsChemiScope6100
ABI 7900系统Thermo Fisher ScientificQuantStudio1
光学显微镜MoticBA310E

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、血清浓度、培养条件(37°C,5% CO2)
阅读提示:Materials and methods - Cell culture and treatment
药物处理
姜黄素浓度(20 μM)、处理时间(24 h)、溶剂(0.5% DMSO)、抑制剂浓度(VX-765 20 μM, INF39 10 μM, DSF 30 μM)
阅读提示:Materials and methods - Pyroptosis assay
基因操作
siRNA序列、转染试剂(Lipofectamine 2000)、转染时间(48 h)、过表达质粒(pUC19)
阅读提示:Materials and methods - Cell transfection, Effect of Smurf2 on NLRP3 and pyroptosis
动物模型
小鼠品系(雄性裸鼠)、年龄(4周)、体重(14-15 g)、细胞接种数量(2×10^6)、注射体积(100 μl)、肿瘤测量公式、给药方式(腹腔注射)和剂量(30 mg/kg)、疗程(连续14天)、每组动物数(n=3)
阅读提示:Materials and methods - Animal experiments
蛋白检测
抗体信息(Table I)、蛋白上样量(20 μg)、电泳条件(75 V, 130 min)、封闭条件(5%脱脂牛奶, 90 min)、二抗孵育条件(37°C, 1.5 h)
阅读提示:Materials and methods - Western blot analysis; Table I
PCR检测
引物序列(Table II)、热循环条件、内参基因(β-actin)
阅读提示:Materials and methods - RT-qPCR assay; Table II
分子对接
软件(VINA 1.1.2)、化合物(姜黄素)、受体(Smurf2)
阅读提示:Materials and methods - Molecular docking analysis