∆Np73效应物的深入蛋白质组学表征鉴定出与结直肠癌淋巴管生成、血管生成和转移相关的具有诊断潜力的关键蛋白

In-depth proteomics characterization of ∆Np73 effectors identifies key proteins with diagnostic potential implicated in lymphangiogenesis, vasculogenesis and metastasis in colorectal cancer.

作者信息María Garranzo-Asensio, Javier Rodríguez-Cobos, Coral San Millán, Carmen Poves, María Jesús Fernández-Aceñero, Daniel Pastor-Morate, David Viñal, Ana Montero-Calle, Guillermo Solís-Fernández, María-Ángeles Ceron, Manuel Gámez-Chiachio, Nuria Rodríguez, Ana Guzmán-Aránguez, Rodrigo Barderas, Gemma Domínguez
PMID35586989
期刊Mol Oncol
发布时间2022-07
DOI10.1002/1878-0261.13228

实验完整度

研究包含体外细胞模型(HCT116、HUVEC、HLEC)、动物模型(小鼠尾静脉注射)及患者样本(血浆)等多个独立证据层级,并通过siRNA沉默、功能实验及ELISA验证了分子机制和临床诊断价值。

主要模型

HCT116结肠癌细胞系 HCT116 p53−/−细胞系 HUVEC人脐静脉内皮细胞 HLEC人淋巴内皮细胞 免疫缺陷小鼠(nu/nu)

重点核对

HCT116细胞稳定转染∆Np73或空载体(Mock) SILAC标记中重同位素掺入率>98% 差异蛋白筛选阈值:倍数变化≥1.5或≤0.67,变异性≤20% BDNF和EMAP-II的siRNA沉默效率分别为约75%和85% 血浆样本分组:CRC患者(n=20)、癌前病变个体(n=20)、对照(n=20)

摘要

结直肠癌(CRC)是全球第三大常见癌症,也是癌症相关死亡的第二大原因。p53家族蛋白的改变是CRC中的常见事件。ΔNp73是p53家族成员,具有致癌特性,其效应物在很大程度上未知。我们对人结肠癌细胞分泌组中∆Np73的转录控制进行了深入的蛋白质组学表征,并验证了其临床潜力。使用高密度抗体微阵列和稳定同位素代谢标记分析了分泌组。通过半定量PCR、ELISA、斑点印迹和western blot分析进行验证。使用来自CRC患者、携带癌前结直肠病变的个体和结肠镜阴性对照的60份血浆样本对选定的效应物进行了评估。总共观察到51种失调蛋白,其表达变化至少1.5倍。我们发现∆Np73的过表达与淋巴管生成、血管生成和转移相关的效应物之间存在重要关联,例如脑源性神经营养因子(BDNF)和假定的氨酰tRNA合成酶复合物相互作用多功能蛋白1(EMAP-II)-血管内皮生长因子C-血管内皮生长因子受体3轴。我们进一步证明了BDNF作为潜在CRC生物标志物的有用性,能够以高灵敏度和特异性区分CRC患者和癌前个体与对照组。

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
研究旨在鉴定∆Np73在结直肠癌细胞分泌组中的下游效应物,并探讨其在肿瘤进展中的功能及其作为诊断生物标志物的潜力。
核心机制
∆Np73通过调控分泌性效应物(如上调BDNF,下调EMAP-II)激活VEGFC-VEGFR3轴,促进淋巴管生成、血管生成和转移。
主要证据
通过抗体微阵列和SILAC蛋白质组学在HCT116细胞分泌组中鉴定出51种失调蛋白;通过PCR、WB、ELISA验证了BDNF和EMAP-II的失调;体外功能实验(管形成、迁移)及体内小鼠模型证实∆Np73促进血管和淋巴管生成;血浆ELISA显示BDNF可区分CRC患者和对照组。
研究意义
研究揭示了∆Np73在CRC中新的致癌功能,并鉴定出BDNF作为潜在的早期诊断生物标志物,为CRC的诊断和治疗提供了新靶点。

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

确认∆Np73稳定过表达

验证HCT116细胞中∆Np73的稳定过表达,为后续实验奠定基础。

通过qPCR确认HCT116-∆Np73细胞中∆Np73 mRNA水平高于Mock对照细胞。

2

分泌组蛋白组学分析

系统性鉴定∆Np73过表达导致的分泌蛋白变化。

使用高密度抗体微阵列和SILAC技术分析HCT116-∆Np73和Mock细胞的条件培养基,鉴定差异表达蛋白。

3

差异蛋白验证

验证蛋白质组学发现,确认mRNA和蛋白水平的失调。

通过半定量PCR、ELISA、斑点印迹和Western blot验证选定的失调蛋白(如BDNF、EMAP-II),并在HCT116 p53−/−细胞中进一步确认。

4

血浆生物标志物评估

评估∆Np73效应物作为CRC血浆生物标志物的诊断价值。

使用ELISA检测CRC患者、癌前病变个体和对照血浆中BDNF、EMAP-II、VEGFC和VEGFR3水平,并通过ROC曲线评估诊断性能。

5

体外功能实验

评估∆Np73及其效应物对血管生成和淋巴管生成的影响。

使用HUVEC和HLEC细胞,通过MTT增殖实验、Transwell迁移/侵袭实验和管形成实验,评估HCT116-∆Np73条件培养基的作用,并通过siRNA沉默BDNF和EMAP-II进一步验证。

6

体内转移实验

评估∆Np73在体内的转移潜能。

通过尾静脉注射HCT116-∆Np73或Mock细胞至免疫缺陷小鼠,3周后检查肺、肝和肾的宏转移灶。

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
杜尔贝科改良伊格尔培养基Corning#10-013-CVR
胎牛血清Corning#35-079-CV
L-谷氨酰胺Gibco#25030-081
青霉素/链霉素Corning#30-009-CI
两性霉素BCorning#30-003-CF
内皮细胞培养基Innoprot#P60104
Lipofectamine 2000转染试剂Thermo Fisher Scientific--
RayBio标记人抗体阵列493Raybiotech--
台盼蓝Invitrogen--
重赖氨酸和精氨酸Dundee Cell Products--
胰蛋白酶----
ZipTip C18吸头Millipore--
LTQ-OrbitrapVelos质谱仪Thermo-Scientific--
nanoEasy高效液相色谱Proxeon--
硝酸纤维素膜GE-Healthcare--
辣根过氧化物酶标记抗鼠IgGSigma--
辣根过氧化物酶标记抗兔IgGSigma--
辣根过氧化物酶标记链霉亲和素RayBiotech--
SuperSignal West Pico最大灵敏度底物Pierce--
RNeasy迷你试剂盒Qiagen--
NanoDrop ND-1000分光光度计Thermo Fisher Scientific--
Superscript III第一链合成试剂盒Invitrogen--
GelRed核酸染料Biotium--
LightCycler-FastStart DNA Master SYBR Green I试剂盒Roche Diagnostics--
VEGF-C ELISA试剂盒RayBiotech--
VEGFR-3 ELISA试剂盒RayBiotech--
BDNF ELISA试剂盒RayBiotech--
EMAP-II ELISA试剂盒Elabscience--
MTT试剂Cayman Chemical Company--
CellTracker绿色CMFDA荧光染料Invitrogen#C2925
生长因子减少型MatrigelBD Bioscience--
阴性对照siRNAInvitrogenAM4611
BDNF siRNADharmacon#L017626-00-0005
AIMP1 siRNASigma-AldrichEHU075101
JetPrime转染试剂Polyplus Transfection--
μ-Slide血管生成板Ibidi#81506
nu/nu裸鼠Charles River--

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
细胞培养与稳定转染
HCT116细胞培养条件(DMEM+10%FBS),稳定转染使用pEF1α-ΔNp73β-IRES-GFP或空载体,Lipofectamine 2000转染,GFP分选筛选
阅读提示:见Materials and methods 2.1
分泌组样品制备
细胞接种密度(5×10^6),无血清培养基孵育时间(48小时),细胞活力(>95%),蛋白浓度测定(Trp法)
阅读提示:见Materials and methods 2.2.1
SILAC标记
重氨基酸掺入率(>98%),标记代数(至少8代),正向和反向实验以消除标记偏差
阅读提示:见Materials and methods 2.2.2
质谱分析
色谱柱(C18),梯度(170分钟,0-35% Buffer B),质谱仪(LTQ-OrbitrapVelos),扫描范围(m/z 400-1200),搜索参数(SwissProt数据库,10 ppm前体容差)
阅读提示:见Materials and methods 2.2.3
蛋白验证
一抗优化稀释度,二抗稀释度(HRP-anti-mouse IgG 1:2500,HRP-anti-rabbit IgG 1:2500),上样量(25μg细胞提取物或5μg条件培养基)
阅读提示:见Materials and methods 2.4及Table S1
血浆样本
样本分组(CRC、癌前病变、对照各20例),ELISA试剂盒灵敏度(VEGF-C/VEGFR-3 15pg/mL,BDNF 80pg/mL,EMAP-II 75pg/mL)
阅读提示:见Materials and methods 2.6及Table S2
功能实验
细胞类型(HUVEC/HLEC,传代2-6),管形成实验条件(Matrigel GFR,μ-Slide板),siRNA浓度及转染时间(BDNF 24h,AIMP1 48h)
阅读提示:见Materials and methods 2.7
体内实验
小鼠品系(nu/nu雌性,6周龄),细胞注射数量,观察时间(3周),评估器官(肺、肝、肾)
阅读提示:见Materials and methods 2.8