tsRNA-08614通过ALDH1A3抑制糖酵解和组蛋白乳酸化增强结直肠癌对奥沙利铂的敏感性。

tsRNA-08614 inhibits glycolysis and histone lactylation by ALDH1A3 to confer oxaliplatin sensitivity in colorectal cancer.

作者信息Zhengbo Chen, Yiyang Zhang, Fang Yan, Gang Zhao, Yan Wang
PMID40480147
发布时间2025-08
DOI10.1016/j.tranon.2025.102427

实验完整度

包含体外细胞实验(功能、机制)、体内小鼠模型及临床样本验证,且通过双荧光素酶、ChIP-seq、RNA-seq等多层次验证。

主要模型

HT-29人结肠癌细胞系 SW480人结直肠癌细胞系 BALB/C裸鼠皮下移植瘤模型 结直肠癌患者肿瘤组织

重点核对

tsRNA-08614在HT-29和SW480中的过表达效率(RT-qPCR) tsRNA-08614与ALDH1A3 3'UTR的直接结合(双荧光素酶报告实验) tsRNA-08614敲低后H3K18la和pan-Kla水平变化(免疫荧光和WB) 体内实验中tsRNA-08614 antagomir敲低后肿瘤生长和H3K18la水平变化(小鼠模型)

摘要

背景:糖酵解增强导致结直肠癌(CRC)的化疗耐药。然而,tRNA衍生的小RNA(tsRNAs)是否通过糖酵解介导的组蛋白乳酸化调节CRC对奥沙利铂的敏感性仍不清楚。方法:通过分析TCGA数据库中CRC样本的RNA-seq数据,我们鉴定了一个与葡萄糖代谢相关的tsRNA。研究了tsRNA-08614的过表达对CRC对奥沙利铂敏感性的影响。通过双荧光素酶报告基因实验验证了tsRNA-08614的靶基因。通过ChIP-seq和RNA-seq进一步揭示了tsRNA-08614调节CRC对奥沙利铂敏感性的具体分子机制。结果:我们发现了一个下调的tsRNA-08614靶向糖酵解相关基因,该基因与化疗耐药相关。tsRNA-08614的过表达促进了CRC细胞对奥沙利铂的敏感性。tsRNA-08614抑制靶基因ALDH1A3的表达并减少糖酵解,而糖酵解诱导剂逆转了tsRNA-08614引起的敏感性增强。干扰tsRNA-08614增加了H3K18la和pan-Kla水平,而乳酸抑制剂部分抑制了这些效应。此外,tsRNA-08614的过表达重新编程了由组蛋白乳酸化修饰介导的基因转录,其中EFHD2表现出最显著的差异表达。EFHD2通过上调CMPK2和增强线粒体功能抑制CRC细胞对奥沙利铂的敏感性。最后,我们证明tsRNA-08614通过降低体内组蛋白乳酸化水平增强CRC对奥沙利铂的敏感性。结论:tsRNA-08614调节ALDH1A3抑制糖酵解和组蛋白乳酸化修饰,从而抑制EFHD2的转录活性,最终促进CRC对奥沙利铂的敏感性。这些发现表明tsRNA-08614可能代表一个对抗CRC化疗中奥沙利铂耐药的新分子靶点。

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
tsRNA-08614是否通过调控糖酵解和组蛋白乳酸化影响结直肠癌对奥沙利铂的敏感性?
核心机制
tsRNA-08614通过靶向ALDH1A3抑制糖酵解,减少乳酸生成,降低组蛋白乳酸化(特别是H3K18la),从而抑制EFHD2的转录活性,最终促进CRC对奥沙利铂的敏感性。
主要证据
体外实验显示tsRNA-08614过表达抑制ALDH1A3表达、减少乳酸和ATP产生,并通过双荧光素酶实验验证直接结合;敲低tsRNA-08614增加H3K18la和pan-Kla水平;ChIP-seq和ChIP-PCR显示tsRNA-08614过表达降低EFHD2上的H3K18la水平;体内实验显示tsRNA-08614敲低促进肿瘤生长并增加H3K18la水平,而乳酸抑制剂逆转。
研究意义
该研究揭示了tsRNA-08614在结直肠癌化疗耐药中的重要性,提示tsRNA-08614可能作为克服奥沙利铂耐药的新型分子靶点。

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

筛选糖酵解相关的tsRNA

鉴定与结直肠癌化疗耐药相关的糖酵解相关tsRNA。

利用TCGA数据库的RNA-seq数据和药物IC50数据,筛选糖酵解相关且与奥沙利铂耐药相关的基因;利用GEO数据库的GSE140327数据进行差异tsRNA分析,并结合靶基因预测筛选出tsRNA-08614。

2

体外验证tsRNA-08614对奥沙利铂敏感性的影响

验证tsRNA-08614是否影响结直肠癌细胞对奥沙利铂的敏感性。

在HT-29和SW480细胞中过表达或敲低tsRNA-08614,通过流式细胞术检测凋亡,通过克隆形成实验检测增殖。

3

验证tsRNA-08614靶向ALDH1A3并抑制糖酵解

验证tsRNA-08614是否通过靶向ALDH1A3抑制糖酵解。

通过双荧光素酶报告实验验证tsRNA-08614与ALDH1A3 3'UTR的直接结合;检测ALDH1A3表达、乳酸和ATP水平。

4

验证tsRNA-08614对组蛋白乳酸化的影响

确定tsRNA-08614是否通过抑制糖酵解减少组蛋白乳酸化。

敲低tsRNA-08614并用乳酸抑制剂oxamate处理,通过免疫荧光和WB检测H3K18la和pan-Kla水平。

5

通过ChIP-seq鉴定tsRNA-08614调控的组蛋白乳酸化靶基因

鉴定受tsRNA-08614调控的组蛋白乳酸化修饰的基因。

在tsRNA-08614过表达的HT-29细胞中进行H3K18la ChIP-seq,分析差异修饰峰,并通过ChIP-PCR验证候选基因的乳酸化水平。

6

验证EFHD2通过CMPK2增强线粒体功能促进耐药

揭示EFHD2促进奥沙利铂耐药的机制。

在HT-29细胞中过表达EFHD2并进行RNA-seq,鉴定差异表达基因和通路;通过RT-qPCR、WB、克隆形成、JC-1染色验证CMPK2和线粒体功能。

7

体内实验验证tsRNA-08614对奥沙利铂敏感性的影响

在体内验证tsRNA-08614通过抑制组蛋白乳酸化增强奥沙利铂敏感性。

建立BALB/C裸鼠皮下移植瘤模型,注射tsRNA-08614 antagomir并给予奥沙利铂和oxamate治疗,测量肿瘤体积和重量,通过免疫荧光检测H3K18la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
RPMI-1640培养基Corning10-040-CV
Leibovitz's L-15培养基ProcellPM151010
胎牛血清SangonE607011
青霉素-链霉素SangonE607011
TRIzol试剂Invitrogen--
逆转录试剂盒ThermoK1622
2×预混液试剂盒Roche--
实时荧光定量PCR仪Applied Biosystems IncABI
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen166019
OPTI-MEM培养基CORNING--
PVDF膜----
GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
ALDH1A3抗体Proteintech25167-1-AP
组蛋白H3抗体Proteintech17168-1-AP
H3K18la抗体Jingjie PTM BiolabPTM-1406RM
泛乳酸化抗体Jingjie PTM BiolabPTM-1401RM
EFHD2抗体Abcamab24368
γ-H2A.X抗体Abcamab81299
山羊抗兔IgG H&L (HRP)BeyotimeA0208
HRP标记的山羊抗小鼠IgG (H+L)ProteintechSA00001-1
HRP标记的山羊抗兔IgG (H+L)ProteintechSA00001-2
ECL化学发光底物Thermo--
Annexin V-FITC细胞凋亡检测试剂盒Sangon BiotechE606336-0100
奥沙利铂MCEHY-17371X
FACSVerse流式细胞仪BD Biosciences--
胰蛋白酶Invitrogen1668-500
台盼蓝----
结晶紫----
psiCHECK-2报告载体Promega--
双荧光素酶报告检测系统试剂盒Promega--
乳酸含量检测试剂盒Sangon BiotechD799099-0100
酶标仪Thermo FisherFC
ATP检测试剂盒Shanghai TongweiTW30551
Triton X-100Sangon BiotechA600198
牛血清白蛋白----
DAPIBeyotime Biotech IncC1006
山羊抗兔IgG H&L (Alexa Fluor 488)Abcamab150077
正常山羊血清EBIOGOB010
山羊抗兔IgGEBIOGOB029
H3K18la抗体Jingjie PTM BiolabPTM-1427RM
TRIzol试剂Invitrogen--
线粒体膜电位检测试剂盒(JC-1)BeyotimeC2006
BALB/C裸鼠SPF Biotech--

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
HT-29和SW480细胞系来源(Pricella)、培养基(RPMI-1640、L-15)、FBS浓度(10%)、培养条件(37°C、5% CO2)
阅读提示:Methods - Cell culture
细胞转染
转染试剂(Lipofectamine 2000)、细胞密度(3×10^5/孔)、转染片段浓度(文中未明确说明)
阅读提示:Methods - Cell transfection
奥沙利铂处理
奥沙利铂浓度(10 µM,约为IC50的一半)、处理时间(24小时)
阅读提示:Results - Screening of tsRNAs... (Figure S1C)
糖酵解检测
乳酸含量检测试剂盒(Sangon)、ATP检测试剂盒(Shanghai Tongwei)、细胞数量(5×10^6)
阅读提示:Methods - Detection of lactate content, Detection of ATP content
组蛋白乳酸化检测
tsRNA-08614 inhibitor敲低、oxamate浓度(10 mM)处理时间(4小时)
阅读提示:Results - tsRNA-08614 promotes CRC oxaliplatin sensitivity by inhibiting histone lactylation modification
体内实验
小鼠品系(BALB/C裸鼠)、细胞接种量(2×10^6)、药物剂量(奥沙利铂10 mg/kg,oxamate 750 mg/kg)、治疗周期(3周)
阅读提示:Methods - Tumor xenograft model