截短的APC通过靶向线粒体上的MAVS损害结直肠癌的先天免疫反应

Truncated APC impairs innate immune response by targeting MAVS on mitochondria in colorectal cancer.

作者信息Si-Yu Li, Xin-Yi Wang, Jing Wang, Jing-Hua Cao, Yong-Rui Lv, Dan Xie, Feng-Wei Wang
PMID41214683
发布时间2025-11-10
DOI10.1186/s12967-025-07286-5

实验完整度

包含细胞系敲除/敲低、转录组测序、蛋白互作、泛素化分析、线粒体定位、体外及异种移植瘤模型等多层级验证,并有功能与机制验证。

主要模型

SW480细胞系 HT29细胞系 HCT116细胞系 BALB/c裸鼠皮下移植瘤模型

重点核对

细胞系:SW480、HT29(表达Trunc-APC),HCT116(表达全长APC) CRISPR-Cas9敲除效率通过Western blot和DNA测序验证 药物处理:1 μM AZA 48 h + 500 nM TSA 24 h(体外) 动物给药:AZA 2.5 mg/kg/天×3天 + TSA 1.25 mg/kg/天×2天,重复一次 Xenograft模型中每组5只小鼠

摘要

背景:大多数突变型腺瘤性息肉病(APC)基因产生截短的APC蛋白(Trunc-APC),已被证明在结直肠癌(CRC)发病机制中作为癌基因发挥作用;然而,其在肿瘤细胞内调节先天免疫反应中的作用仍未探索。方法:我们利用CRISPR-Cas9敲除突变型APC,并在多种CRC细胞系中进行转录组测序,以研究Trunc-APC的免疫调节功能。采用亚细胞分离、蛋白酶K保护实验和免疫荧光来确定Trunc-APC的亚细胞定位。进行蛋白质相互作用研究、泛素化实验和聚集分析,以阐明Trunc-APC与MAVS的结合及其对MAVS泛素化和RIG-I结合的影响。评估了Trunc-APC缺失单独或与5-氮杂胞苷和曲古抑菌素A联合使用对I型干扰素激活、凋亡和肿瘤生长的影响,包括体外和体内实验。结果:我们发现Trunc-APC部分定位于线粒体外膜,并通过结合MAVS、抑制其K63连接的泛素化以及破坏MAVS-RIG-I相互作用来减弱I型干扰素信号传导。Trunc-APC的缺失,特别是与5-氮杂胞苷和曲古抑菌素A联合使用时,增强了先天免疫激活,促进了肿瘤细胞凋亡,并在体外和体内显著抑制了CRC肿瘤生长。结论:我们的研究揭示了Trunc-APC在抑制肿瘤固有先天免疫中的先前未认识的作用,并表明将Trunc-APC与表观遗传治疗联合靶向可能为增强CRC的抗肿瘤免疫反应提供一种有前景的策略。

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
Trunc-APC在结直肠癌细胞中是否以及如何调节先天免疫反应?
核心机制
Trunc-APC结合MAVS,抑制其K63连接的泛素化并破坏MAVS与RIG-I的相互作用,从而减弱I型干扰素信号传导。
主要证据
在SW480和HT29细胞中敲除Trunc-APC后,I型干扰素和ISGs表达升高,IRF3和p65磷酸化增强;IP和PLA显示Trunc-APC抑制MAVS-RIG-I结合;体内异种移植瘤模型中,Trunc-APC敲低联合AZA/TSA抑制肿瘤生长。
研究意义
研究揭示Trunc-APC在抑制肿瘤固有免疫中的新作用,提示联合靶向Trunc-APC和表观遗传治疗可能增强CRC的抗肿瘤免疫反应。

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

Trunc-APC敲除细胞系的建立与转录组分析

研究敲除Trunc-APC对CRC细胞转录组的影响,特别是免疫相关通路。

使用CRISPR-Cas9在SW480和HT29细胞中敲除突变APC,进行RNA-seq和通路富集分析,并通过RT-qPCR验证I型干扰素和ISG表达变化。

2

Trunc-APC亚细胞定位分析

确定Trunc-APC在线粒体的具体定位。

通过线粒体分离、蛋白酶K保护实验和免疫荧光,检测Trunc-APC的线粒体定位及其与Tom20的共定位。

3

Trunc-APC与MAVS的相互作用鉴定

鉴定Trunc-APC在线粒体上的相互作用蛋白,并验证其与MAVS的结合。

用质谱鉴定Trunc-APC相互作用蛋白,通过体内外IP、免疫荧光和临床样本验证Trunc-APC与MAVS的结合及共定位。

4

Trunc-APC结构域与MAVS结合位点分析

确定Trunc-APC和MAVS相互作用所需的结构域。

通过共转染不同截短体,用Co-IP检测Trunc-APC的1-1337、1-800、251-800、1-250变体与MAVS的相互作用,以及MAVS的ΔCARD、ΔPR、ΔTM变体与APC1-800的相互作用。

5

Trunc-APC对MAVS泛素化的影响

研究Trunc-APC是否影响MAVS的K63、K48、K27连接泛素化。

通过内源和外源Co-IP,使用HA-Ub突变体(K63、K48、K27)检测Trunc-APC敲除或过表达对MAVS泛素化的影响,并通过SDD-AGE检测MAVS聚集。

6

Trunc-APC对RIG-I-MAVS相互作用的影响

探究Trunc-APC是否干扰RIG-I与MAVS的结合。

通过Co-IP和PLA实验,在poly(I:C)刺激下检测过表达Trunc-APC对RIG-I-MAVS相互作用的影响。

7

药物处理及体外功能验证

评估AZA和TSA联合处理对Trunc-APC敲除细胞I型干扰素产生和凋亡的影响。

用AZA和TSA处理SW480对照和Trunc-APC敲除细胞,检测ISG和I型干扰素mRNA水平,通过流式细胞术检测凋亡。

8

体内异种移植瘤模型

在体内验证Trunc-APC敲低以及AZA和TSA联合治疗对肿瘤生长的影响。

将SW480对照和Trunc-APC敲低细胞皮下注射裸鼠,随后给予AZA和TSA治疗,测量肿瘤体积、重量,并进行IHC染色评估Ki67。

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GIBCOC11875500BT
胎牛血清Gibco10099141
McCoy's 5A培养基ProcellPM150710
DMEM/高糖培养基GIBCOC11995500BT
青霉素-链霉素BiosharpBL505A
lentiCRISPR v2质粒Addgene52961
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen11668019
嘌呤霉素InvivoGenant-pr-1
jetPRIME转染试剂Polyplus101000046
CCK-8试剂盒MCEHY-K0301
Annexin V-APCBioLegend640920
Annexin V结合缓冲液BioLegend422201
DAPI染色液BeyotimeC1005
双荧光素酶报告基因检测试剂盒Yeasen11402ES60
TRIzol试剂Invitrogen15596026
逆转录试剂盒TakaraRR037A
SYBR Green qPCR预混液EZBioscienceA0012-R2
核浆蛋白提取试剂盒TransGenDE201
线粒体分离试剂盒Thermo Fisher Scientific89874
蛋白酶抑制剂CWBIOCW2200S
Protein A/G磁珠MCEHY-K0202
一步法UV成像PAGE凝胶快速制备试剂盒Epizyme--
PVDF膜Roche3010040001
ChemiDoc Touch成像系统Bio-Rad--
快速银染试剂盒BeyotimeP0017S
Duolink原位邻位连接试剂盒Sigma-AldrichDUO96010
5-氮杂胞苷MerckA3656
MG-132MedChemexpress13259
聚肌苷酸-聚胞苷酸MedChemexpress107202
曲古抑菌素AMedChemexpress15144
抗Ki67抗体Abcamab15580
DAB显色液ZsbioZLI9017

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(ATCC)、培养基种类(RPMI 1640、McCoy's 5A、DMEM)、FBS浓度(10%)、青霉素-链霉素添加
阅读提示:详见Materials and Methods中的Cell culture部分
CRISPR-Cas9敲除
sgRNA序列(补充表S2)、转染试剂(Lipofectamine 2000)、筛选浓度(3 μg/mL puromycin)、单克隆培养时长(3周)
阅读提示:详见Materials and Methods中的Generation of knockout cell lines和补充表S2
药物处理
AZA浓度(1 μM)和处理时间(48 h)、TSA浓度(500 nM)和处理时间(24 h)、联合给药顺序
阅读提示:详见Materials and Methods中的Apoptosis detection assay和Results中Figure 6A
泛素化检测
细胞处理MG132浓度(1 μM)和时间(6 h)、细胞裂解液配方、抗体IP条件
阅读提示:详见Materials and Methods中的Western Blotting和Results中Figure 5A
异种移植瘤模型
小鼠品系(BALB/c nu/nu)、周龄(5周)、细胞注入数量(6×10^6)、给药剂量(AZA 2.5 mg/kg/天×3天,TSA 1.25 mg/kg/天×2天)、治疗周期(28天)
阅读提示:详见Materials and Methods中的Xenograft models和Results中Figure 6E