外泌体递送的METTL14通过调控TRIM16介导的FGF7泛素化驱动缺氧诱导的乳腺癌细胞增殖、转移和糖酵解

Exosome-delivered METTL14 drives hypoxia-induced proliferation, metastasis, and glycolysis of breast cancer cells through regulating TRIM16-mediated FGF7 ubiquitination.

作者信息Bo Huang, Yichao Zhang, Zhanjun Chen, Yuanyuan Yuan, Jianshan Lin
PMID40796898
发布时间2025-08-12
DOI10.1186/s13058-025-02099-2

实验完整度

包含临床样本表达分析、体外细胞功能实验(敲低/过表达、MTT/EdU/Transwell/划痕)、机制验证(CoIP、MeRIP、RIP、双荧光素酶)以及体内异种移植模型,多个独立证据层级,且明确包含功能验证与机制验证。

主要模型

TNBC细胞系(BT-549、MDA-MB-231) 缺氧处理细胞模型(1% O2) 小鼠异种移植瘤模型(MDA-MB-231) 临床组织样本(46对TNBC肿瘤及癌旁组织)

重点核对

缺氧处理条件:1% O2、5% CO2、94% N2,处理48小时 FGF7敲低对缺氧诱导细胞增殖、迁移、侵袭和糖酵解的抑制效应 TRIM16与FGF7的相互作用及FGF7泛素化水平检测 METTL14介导的TRIM16 m6A修饰及其mRNA稳定性 体内外泌体注射剂量:每10万个受体细胞添加2 µg外泌体

摘要

背景:三阴性乳腺癌(TNBC)是一种侵袭性乳腺癌类型,预后较差。以往研究表明,成纤维细胞生长因子7(FGF7)在乳腺癌的发生和发展中起重要作用。然而,在缺氧条件下,FGF7在TNBC中的作用和分子机制在很大程度上仍不清楚。方法:通过实时定量聚合酶链反应(RT-qPCR)检测FGF7和METTL14的水平。通过Western blot检测FGF7、TRIM16、METTL14、METTL3、YTHDF1、WTAP、FTO、CD63、CD81和TSG101的蛋白水平。使用MTT、EdU、Transwell和伤口愈合实验测定细胞活力、增殖、侵袭和迁移。使用相关试剂盒评估葡萄糖消耗、乳酸产生和ATP水平。经STRING数据库分析后,使用免疫共沉淀(CoIP)实验验证TRIM16与FGF7之间的相互作用。使用甲基化RNA免疫沉淀(MeRIP)、RIP和双荧光素酶报告基因实验验证METTL14与TRIM16之间的相互作用。使用体内异种移植瘤模型评估缺氧诱导的外泌体METTL14对乳腺癌肿瘤生长的生物学作用。结果:FGF7在TNBC患者和细胞系中高表达。此外,与常氧组相比,缺氧组中FGF7的表达增加。在功能上,FGF7敲低抑制了缺氧诱导的TNBC细胞增殖、转移和糖酵解。在机制上,TRIM16触发FGF7的泛素化并促进其降解。METTL14通过m6A甲基化增强TRIM16 mRNA的稳定性和表达。缺氧诱导的外泌体METTL14敲低在体内抑制了肿瘤生长。结论:缺氧诱导的外泌体METTL14通过调控TRIM16介导的FGF7泛素化支持TNBC细胞的增殖、转移和糖酵解,为TNBC治疗提供了一个有前景的治疗靶点。

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
缺氧条件下FGF7在TNBC中的表达变化及其发挥功能的分子机制,以及METTL14和TRIM16在其中扮演的角色。
核心机制
缺氧诱导的外泌体METTL14通过m6A甲基化修饰增强TRIM16 mRNA的稳定性和表达,TRIM16作为E3泛素连接酶促进FGF7的泛素化降解,从而抑制TNBC细胞的增殖、转移和糖酵解。
主要证据
在TNBC细胞系(BT-549、MDA-MB-231)中,FGF7敲低抑制缺氧诱导的恶性行为;CoIP、泛素化实验、MeRIP、RIP、双荧光素酶报告基因实验及mRNA稳定性实验证实METTL14/TRIM16/FGF7调控轴;体内异种移植实验证实外泌体METTL14敲低抑制肿瘤生长和肺转移。
研究意义
研究揭示了METTL14调控TRIM16介导的FGF7泛素化在缺氧诱导TNBC进展中的作用,为TNBC治疗提供了潜在的分子靶点。

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

临床样本和细胞系中FGF7表达分析

评估FGF7在TNBC组织、细胞系及缺氧条件下的表达水平,并分析其与临床病理特征和预后的关系。

通过RT-qPCR和Western blot检测46对TNBC肿瘤及癌旁组织中FGF7表达,并检测TNBC细胞系(MDA-MB-468、BT-549、MDA-MB-231)和正常乳腺上皮细胞MCF-10A中的表达;使用Kaplan-Meier分析生存率;将细胞置于缺氧条件下处理0、12、24、48小时检测FGF7表达。

2

FGF7敲低对缺氧诱导的TNBC细胞恶性行为的影响

验证FGF7下调是否抑制缺氧诱导的TNBC细胞增殖、迁移、侵袭和糖酵解。

使用si-FGF7转染BT-549和MDA-MB-231细胞,在缺氧或常氧条件下培养,通过MTT、EdU、Transwell、伤口愈合实验检测细胞活力、增殖、侵袭和迁移;通过试剂盒检测葡萄糖消耗、乳酸生成和ATP/ADP比值。

3

TRIM16介导FGF7泛素化降解的验证

验证TRIM16是否通过泛素化途径降解FGF7。

利用STRING数据库预测TRIM16与FGF7相互作用;通过CoIP验证内源结合;通过过表达TRIM16观察FGF7蛋白和mRNA水平变化;通过CHX处理分析蛋白稳定性;通过泛素化实验检测FGF7泛素化水平。

4

TRIM16对缺氧诱导的TNBC细胞恶性行为的影响及FGF7的回复

验证TRIM16过表达是否抑制缺氧诱导的TNBC细胞功能,并检验FGF7过表达能否逆转该抑制作用。

在BT-549和MDA-MB-231细胞中转染OE-TRIM16或联合OE-FGF7,缺氧处理后通过MTT、EdU、Transwell、伤口愈合实验检测增殖、迁移、侵袭;通过相关试剂盒检测糖酵解指标。

5

METTL14介导的TRIM16 mRNA m6A修饰验证

验证METTL14是否通过m6A修饰调控TRIM16 mRNA的表达和稳定性。

使用RMbase、RMVar、SRAMP数据库预测TRIM16 mRNA m6A位点;敲低METTL14等m6A调节因子检测TRIM16蛋白变化;通过MeRIP-qPCR检测TRIM16 m6A水平;通过RIP验证METTL14与TRIM16 RNA结合;使用双荧光素酶报告基因实验检测m6A位点;通过放线菌素D处理检测mRNA稳定性。

6

YTHDF1介导TRIM16 mRNA m6A依赖的稳定

验证YTHDF1作为m6A阅读蛋白是否结合TRIM16 mRNA并调控其稳定性。

通过ENCORI数据库预测YTHDF1与TRIM16相互作用;敲低YTHDF1后检测TRIM16 mRNA和蛋白水平;通过RIP检测YTHDF1与TRIM16 mRNA结合;通过放线菌素D处理检测mRNA稳定性。

7

METTL14敲低对缺氧诱导的TNBC细胞恶性行为的影响及TRIM16的回复

验证抑制METTL14是否通过调控TRIM16影响缺氧诱导的TNBC细胞功能。

在BT-549和MDA-MB-231细胞中转染si-METTL14或联合si-TRIM16,缺氧处理后通过MTT、EdU、Transwell、伤口愈合实验检测细胞增殖、迁移、侵袭;通过相关试剂盒检测糖酵解指标;通过Western blot检测FGF7蛋白水平。

8

缺氧诱导的外泌体METTL14递送验证

验证缺氧条件下TNBC细胞释放的外泌体能否将METTL14递送至受体细胞。

收集缺氧处理细胞的外泌体,通过TEM观察形态,通过Western blot检测外泌体标志物CD63、CD81和TSG101,通过RT-qPCR和Western blot检测METTL14水平;用荧光标记外泌体与受体细胞共孵育观察摄取;通过Western blot检测受体细胞中METTL14水平。

9

体内异种移植瘤实验验证外泌体METTL14的作用

验证缺氧诱导的外泌体METTL14对TNBC肿瘤生长和转移的体内影响,并验证FGF7的参与。

将MDA-MB-231细胞或转染FGF7的细胞皮下注射到裸鼠,待肿瘤体积约100 mm³后,尾静脉注射从稳定敲低METTL14的细胞中分离的缺氧外泌体,监测肿瘤生长,第28天处死,检测肿瘤重量、Western blot、IHC、肺转移结节数。

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ProcellCM-0290B, CM-0041, CM-0150B, CM-0525
TRIzol试剂Invitrogen--
Maxima H Minus cDNA合成预混液Invitrogen--
PerfectStart Green qPCR SuperMixTransGen Biotech--
RIPA裂解液Beyotime--
BCA蛋白定量试剂盒----
PVDF膜Invitrogen--
抗FGF7抗体Abcamab131162
抗TRIM16抗体Abcamab72129
抗METTL14抗体Abcamab309096
抗METTL3抗体Abcamab240595
抗YTHDF1抗体Abcamab220162
抗WTAP抗体Abcamab155655
抗FTO抗体Abcamab308105
抗CD63抗体Abcamab271286
抗CD81抗体Abcamab109201
抗TSG101抗体Abcamab133586
抗β-actin抗体Abcamab179467
ECL化学发光试剂盒Solarbio--
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen--
MTT试剂Sigma-Aldrich--
二甲基亚砜----
EdU试剂RiboBio--
基质胶BD Biosciences--
葡萄糖消耗检测试剂盒Sigma-Aldrich--
乳酸检测试剂盒Sigma-Aldrich--
ATP检测试剂盒Sigma-Aldrich--
免疫沉淀裂解缓冲液Invitrogen--
磁珠Millipore--
DNase I----
RIP裂解缓冲液Millipore--
pGL3载体Promega--
双荧光素酶报告基因检测系统Promega--
Dil荧光染料Beyotime--
卡尺----

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
缺氧处理
缺氧条件为1% O2、5% CO2和94% N2,处理时间为48小时
阅读提示:见"Materials and methods"下的"Clinical samples and cell culture"
细胞功能实验
MTT接种密度1×10^5,EdU接种密度5×10^3,Transwell接种密度1×10^5,糖酵解检测接种密度5×10^3
阅读提示:见"Materials and methods"下的"MTT assay"、"EdU assay"、"Matrigel invasion assay"、"Glycolysis metabolism analysis"
蛋白泛素化检测
CHX处理时间:0、5、10、20、25小时
阅读提示:见"Materials and methods"下的"Western blot assay"中的蛋白稳定性测定
m6A修饰验证
METTL14敲低使用si-METTL14,转染时间48小时
阅读提示:见"Materials and methods"下的"Cell transfection"和"MeRIP"
外泌体实验
外泌体提取:收集缺氧处理48小时的细胞培养上清,外泌体浓度2 µg/100,000细胞
阅读提示:见"Materials and methods"下的"Isolation and characterization of exosomes"和"Transwell co-culture"
体内实验
裸鼠周龄5-6周,细胞接种量2×10^6,分组每组5只,尾静脉注射外泌体,第28天处死
阅读提示:见"Materials and methods"下的"Tumor xenograft assay"