FOXK2通过激活mTOR/DRP1信号轴调节脂肪酸代谢并促进宫颈癌进展

FOXK2 regulates fatty acid metabolism and promotes cervical cancer progression by activating the mTOR/DRP1 signaling axis.

作者信息Dan Liao, Saitian Zeng, Cuifen Li, Yuhong Yao, Min Guo, Yejia Cui, Haohai Huang
PMID40641601
发布时间2025-06-26
DOI10.3389/fcell.2025.1615454

实验完整度

包含体外细胞实验(功能、代谢、机制)和体内异种移植瘤模型验证,并进行了CoIP、WB、qRT-PCR等多层级验证。

主要模型

HeLa宫颈癌细胞系 SiHa宫颈癌细胞系 BALB/c裸鼠异种移植瘤模型

重点核对

FOXK2敲低效率(shFOXK2-1)和过表达验证 CCK8细胞活力检测(5000细胞/孔,0、1、2、3天) OCR检测条件(2.0×10^5细胞,棕榈酸底物,15分钟) 体内实验分组及给药方案(MP 10 mg/kg,MI 2 mg/kg,隔天腹腔注射) 肿瘤体积测量时间点(第7、14、21、28、35天)

摘要

背景:宫颈癌是女性中常见的恶性肿瘤,其发病机制非常复杂。脂质代谢在为肿瘤的快速增殖和进展提供充足的代谢物和能量方面起着至关重要的作用,显著影响宫颈癌的进展。然而,具体的脂质代谢机制仍有待深入研究。本研究旨在阐明FOXK2促进宫颈癌进展的脂质代谢机制。方法:构建FOXK2过表达和敲低细胞系,使用CCK8、Edu、transwell和流式细胞术评估细胞活力和侵袭能力。通过XFe96分析仪检测氧消耗速率(OCR)值。通过WB和qRT-PCR分析脂肪酸氧化(FAO)相关基因的表达。通过免疫共沉淀(CoIP)检测FOXK2与mTOR以及mTOR与DRP1的结合。最终,应用FOXK2敲低细胞构建裸鼠异种移植瘤,并在体内验证相关实验。结果:体外实验中,我们的研究结果表明FOXK2增强宫颈癌细胞的增殖和侵袭能力。FOXK2表达上调FAO关键酶CPT1A的表达,而下调脂肪生成关键酶ACC1和FASN的表达。FOXK2被证明能增加mTOR的磷酸化水平,并与mTOR和DRP1相互作用。机制上,FOXK2通过与mTOR/DRP1信号轴相互作用促进宫颈癌的脂质代谢重编程。此外,FOXK2在调节宫颈癌脂质代谢重编程中的作用及其对mTOR/DRP1轴的影响在异种移植瘤模型中得到了验证。结论:FOXK2与mTOR相互作用并使其磷酸化,促进DRP1的表达并激活mTOR/DRP1信号轴。这种激活调节脂质代谢重编程并促进宫颈癌的进展。

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
FOXK2如何通过脂质代谢重编程促进宫颈癌进展?
核心机制
FOXK2与mTOR相互作用并促进其磷酸化,进而上调DRP1表达,激活mTOR/DRP1信号轴,促进脂肪酸氧化并抑制脂肪合成,从而驱动宫颈癌进展。
主要证据
体外实验显示FOXK2敲低降低细胞增殖、侵袭并增加凋亡;过表达反之。FOXK2上调CPT1A、下调ACC1和FASN,并增加OCR。CoIP证实FOXK2与mTOR结合,mTOR与DRP1结合。体内异种移植瘤模型证实FOXK2促进肿瘤生长、增殖,并调节代谢酶表达。
研究意义
FOXK2及其相关基因和FAO通路有望作为开发宫颈癌新型免疫治疗的新靶点。

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

构建FOXK2敲低和过表达细胞系

验证FOXK2在宫颈癌细胞中的表达水平并建立功能研究模型

在HeLa细胞中通过shRNA敲低FOXK2,在SiHa细胞中通过质粒过表达FOXK2,并通过qRT-PCR验证效率。

2

验证FOXK2对细胞增殖、侵袭和凋亡的影响

评估FOXK2对宫颈癌细胞恶性表型的功能影响

通过CCK8、EdU、Transwell和流式细胞术检测细胞活力、增殖、侵袭和凋亡。

3

检测FOXK2对脂肪酸代谢的影响

探究FOXK2是否调节脂肪酸氧化和合成关键酶的表达及FAO速率

通过免疫荧光、WB、qRT-PCR检测CPT1A、FASN、ACC1表达;用Seahorse XFe96测定OCR以评估FAO。

4

验证FOXK2对mTOR/DRP1信号轴的调控

确定FOXK2是否通过mTOR/DRP1轴发挥功能

通过CoIP检测蛋白相互作用,WB检测p-mTOR、mTOR、DRP1水平,并使用mTOR激动剂(MP)和抑制剂(MI)进行干预。

5

体内验证FOXK2通过mTOR/DRP1轴促进肿瘤进展

在动物模型中验证FOXK2的促肿瘤作用及机制

利用裸鼠皮下异种移植瘤模型,建立FOXK2敲低和过表达组,并联合MP或MI处理,监测肿瘤生长和分子标志物。

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----
胎牛血清----
ZLN-005MCEHY-17538
依托莫司MCEHY-50202
MHY1485MCEHY-B0795
雷帕霉素MCEHY-10219
Lipofectamine 2000Invitrogen11668019
TRIzol试剂Invitrogen15596026CN
HiScript™ QRTSuperMixVazymeR223-01
CCK8试剂盒Yeasen40203ES60
EdU试剂BeyotimeC0071S
Annexin V-FITC/PI凋亡试剂盒MultiSciencesAP107
CytoFLEX-3流式细胞仪BD--
TCS-SP8 STED共聚焦显微镜Leica--
Seahorse XFe96分析仪Agilent--
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
SDS-PAGE凝胶NCMP2012
p-mTOR抗体AbclonalAP0115
mTOR抗体AbclonalA2445
DRP1抗体AbclonalA2586
CPT1A抗体AbclonalA5307
FASN抗体ABclonalA0461
ACC1抗体ABclonalA15606
GAPDH抗体ABclonalA19056
山羊抗兔IgG二抗Invitrogen31430/31460
Alliance Q9 Advanced成像系统UVITEC--
CPT1A抗体Proteintech15184-1-AP
FASN抗体Proteintech10624-2-AP
ACC1抗体Proteintech21923-1-AP
Ki-67抗体Proteintech27309-1-AP

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
HeLa和SiHa细胞培养条件(DMEM+10%FBS,37°C,5% CO2)
阅读提示:Methods 2.1 Cell culture
细胞转染
shRNA和过表达质粒序列,转染试剂(Lipofectamine 2000),筛选浓度2 μg/mL嘌呤霉素
阅读提示:Methods 2.3 Cell transfection,补充表S1
细胞增殖和侵袭
CCK8检测时间点(0,1,2,3天),EdU浓度10 μM孵育2小时,Transwell下室含10% FBS
阅读提示:Methods 2.5-2.7
脂肪酸代谢检测
OCR检测:细胞数2.0×10^5,棕榈酸底物,OCR测量时间15分钟;FP/ZLN-005和FI/Etomoxir处理浓度(文中未明确说明)
阅读提示:Methods 2.10 OCR analysis
信号通路验证
mTOR激动剂MP(MHY1485)和抑制剂MI(Rapamycin)处理浓度和时间
阅读提示:Methods 2.2 Reagents and 3.3 Results
体内动物实验
小鼠品系、周龄、接种细胞数(4.0×10^7 cells/mL),MP和MI剂量(10 mg/kg和2 mg/kg)及给药频率(隔天),肿瘤测量时间点(7,14,21,28,35天)
阅读提示:Methods 2.13 Xenograft tumors