一种新型微管抑制剂通过减弱SLC7A11/GPX4信号通路促进肿瘤铁死亡

A novel microtubule inhibitor promotes tumor ferroptosis by attenuating SLC7A11/GPX4 signaling.

作者信息Nannan Ning, Ziqi Shang, Zhiping Liu, Zhizhou Xia, Yang Li, Ruibao Ren, Hongmei Wang, Yi Zhang
PMID38086802
发布时间2023-12-13
DOI10.1038/s41420-023-01713-6

实验完整度

包含转录组学、蛋白质组学、分子对接、细胞实验(铁死亡指标检测、Western blot)及临床样本分析,且明确功能验证和机制验证。

主要模型

HeLa细胞 宫颈癌患者血清样本

重点核对

细胞系:HeLa细胞,STR验证 处理浓度:MP-HJ-1b和秋水仙碱均为200 nM 处理时间:12小时 铁死亡指标:ROS、MDA、G-SH、Fe2+ 临床样本:健康对照(n=52)、CIN(n=48)、CCa(n=50)

摘要

MP-HJ-1b是我们前期设计和报道的一种新型微管抑制剂。铁死亡是一种新发现的由亚铁催化和脂质过氧化诱导的非凋亡性细胞死亡类型。本研究结合转录组学、蛋白质组学和分子对接分析,探索MP-HJ-1b对肿瘤的新作用。两种组学分析均提示MP-HJ-1b影响核糖体,我们证实其抑制核糖体组分蛋白RPL35和MRPL28。以秋水仙碱作为类似物,结果显示MP-HJ-1b和秋水仙碱增加了活性氧和丙二醛水平,降低了还原型谷胱甘肽水平,提示它们促进了HeLa细胞的铁死亡。具体而言,MP-HJ-1b下调SLC7A11和GPX4,增强铁死亡的经典通路,而秋水仙碱上调LC3A/B-II并增强自噬。临床上,宫颈癌患者血清中亚铁离子、还原型谷胱甘肽和Hcy水平高于健康个体。患者血清中ALT、AST、Cho、HDL-C和LDL-C水平降低。我们的研究扩展了对MP-HJ-1b促进细胞死亡方式的理解,并丰富了微管抑制剂在铁死亡领域的研究。

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
新型微管抑制剂MP-HJ-1b是否通过影响铁死亡通路来抑制肿瘤细胞?
核心机制
MP-HJ-1b通过下调SLC7A11和GPX4,增强铁死亡经典通路;秋水仙碱则通过上调LC3A/B-II增强自噬促进铁死亡。
主要证据
转录组和蛋白质组分析显示铁死亡相关基因和蛋白变化,细胞实验证实MP-HJ-1b和秋水仙碱增加ROS、MDA和Fe2+,降低G-SH,且Western blot显示MP-HJ-1b下调SLC7A11和GPX4。
研究意义
为铁死亡靶向和双靶向化疗药物的研究提供支持。

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

转录组分析

鉴定MP-HJ-1b处理HeLa细胞后的差异表达基因及相关通路。

使用MP-HJ-1b(200 nM)处理HeLa细胞12小时,进行mRNA测序,并进行GO和KEGG富集分析及Cytoscape网络分析。

2

蛋白质组分析

分析MP-HJ-1b和秋水仙碱处理后的蛋白质变化,寻找新靶点。

使用MP-HJ-1b或秋水仙碱(200 nM)处理HeLa细胞12小时,进行蛋白质组学分析,并进行GO和KEGG富集分析及STRING网络分析。

3

分子对接预测

预测MP-HJ-1b的潜在结合靶点。

使用多通道深度神经网络预测药物-蛋白亲和力,筛选出前6个候选靶点。

4

铁死亡指标检测

验证MP-HJ-1b和秋水仙碱是否诱导铁死亡。

检测脂质过氧化、Fe2+浓度、MDA和G-SH水平,并观察线粒体形态。

5

蛋白表达验证

验证铁死亡相关蛋白和核糖体蛋白的表达变化。

通过Western blot检测SLC7A11、GPX4、LC3A/B、RPL35和MRPL28的表达,并用ferrostatin-1处理观察逆转效应。

6

临床样本分析

评估宫颈癌患者血清铁死亡相关指标和生化指标的变化。

分析临床生化数据,并检测血清中Hcy、G-SH和Fe2+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
DMEM培养基----
胎牛血清----
MP-HJ-1b----
秋水仙碱----
二甲基亚砜----
RIPA裂解液----
PVDF膜----
GAPDH抗体Cell Signaling Technology2118
RPL35抗体Abcamab190162
MRPL28抗体Abcamab196842
SLC7A11抗体Cell Signaling Technology12691s
GPX4抗体Abcamab125066
LC3A/B抗体Cell Signaling Technology4108
CellTiter-Glo试剂PromegaG7572
BODIPY 581/591 C11Thermo Fisher ScientificD3861
Fe2+ ELISA试剂盒ElabscienceE-BC-K773-M
MDA ELISA试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA003-2
G-SH ELISA试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA006-2-1
FACS Calibur流式细胞仪Becton, Dickinson and Company--
SynergyH1酶标仪BioTek--

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
细胞培养和处理
细胞系:HeLa;培养基:DMEM+10% FBS;处理浓度:MP-HJ-1b和colchicine 200 nM;处理时间:12小时
阅读提示:Materials and methods - Cell preparation for mRNA sequencing and protein profiling
转录组和蛋白质组分析
差异基因/蛋白阈值:log2 FC>1 且 P<0.05(转录组),P<0.05(蛋白)
阅读提示:Materials and methods - Transcriptomics and proteomics analysis
Western blot
处理:DMSO、MP-HJ-1b或colchicine(200 nM)12小时;ferrostatin-1(2 µM)预处理6小时;抗体来源和编号
阅读提示:Materials and methods - Western blotting
铁死亡指标检测
检测方法:ROS(BODIPY C11)、Fe2+(ELISA)、MDA(ELISA)、G-SH(ELISA);处理浓度和时间
阅读提示:Materials and methods - Lipid peroxidation assay, Fe2+ ELISA, MDA ELISA, G-SH ELISA
临床样本分析
样本量:健康对照(n=52)、CIN(n=48)、CCa(n=50);检测指标:Hcy、G-SH、Fe2+
阅读提示:Materials and methods - Clinical information and samples; Results - Analysis of CCa clinical samples