ELAVL1通过HMGB3/β-catenin轴调控鼻咽癌细胞的糖酵解

ELAVL1 regulates glycolysis in nasopharyngeal carcinoma cells through the HMGB3/β-catenin axis.

作者信息Yi Cui, Haojie Wen, Jinyong Tang, Jiawen Chen, Juan Zhou, Minghua Hou, Xiaohan Rong, Yuanzhao Lan, Qiong Wu
PMID39390359
期刊Mol Med
发布时间2024-10-10
DOI10.1186/s10020-024-00941-5

实验完整度

包含临床样本检测、体外细胞实验、RNA pull-down/RIP、报告基因、代谢检测、体内裸鼠模型等多层级验证,并包含功能与机制验证。

主要模型

人鼻咽癌细胞系HONE-1和C666-1 人鼻上皮细胞HNEpC BALB/c裸鼠皮下移植瘤模型 临床鼻咽癌组织及配对非肿瘤组织

重点核对

细胞系:HONE-1和C666-1,培养条件为DMEM+10%FBS,37℃、5%CO2 ELAVL1敲低:使用ELAVL1-shRNA质粒(RiboBio)转染,经嘌呤霉素(5 mg/mL)筛选 动物模型:4周龄雌性BALB/c小鼠,皮下注射5×10^6个HONE-1细胞,每周测量肿瘤体积,5周后处死 糖酵解检测:葡萄糖消耗、乳酸产生、G6PD活性试剂盒(Elabscience),ECAR(Seahorse) β-catenin通路:TOPFlash/FOPFlash荧光素酶报告基因,β-catenin抑制剂FH535处理

摘要

背景:ELAVL1在多种肿瘤进展中的作用已被证实。本研究旨在探讨ELAVL1如何通过HMGB3/β-catenin通路调控鼻咽癌细胞的糖酵解过程。方法:在临床肿瘤样本和鼻咽癌细胞系中检测ELAVL1的表达。建立裸鼠皮下肿瘤模型以研究ELAVL1在肿瘤进展中的作用。通过RNA pull-down和RIP实验验证HMGB3与ELAVL1的关系。使用TOPFlash/FOPFlash报告基因实验检测β-catenin活性。使用检测试剂盒测量鼻咽癌细胞的葡萄糖消耗、乳酸产生和G6PD活性。通过Western blot检测糖酵解相关蛋白的表达。通过细胞外酸化率(ECAR)分析糖酵解能力。结果:在临床样本和鼻咽癌细胞系中,ELAVL1 mRNA和蛋白的表达水平均上调。敲低ELAVL1显著抑制鼻咽癌的体内增殖,并抑制鼻咽癌细胞的糖酵解能力。ELAVL1与HMGB3相互作用,增加HMGB3 mRNA的稳定性。HMGB3过表达提高了由sh-ELAVL1引起的β-catenin活性降低,并逆转了sh-ELAVL1对细胞糖酵解能力的抑制作用。使用β-catenin抑制剂(FH535)处理可有效抑制HMGB3过表达诱导的糖酵解能力增强。结论:ELAVL1通过与HMGB3相互作用,稳定HMGB3 mRNA,从而激活β-catenin通路,促进鼻咽癌细胞的糖酵解。因此,靶向ELAVL1-HMGB3-β-catenin轴可能成为治疗鼻咽癌的新方法。

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
ELAVL1是否通过HMGB3/β-catenin轴调控鼻咽癌细胞的糖酵解过程?
核心机制
ELAVL1与HMGB3 mRNA结合,增强HMGB3 mRNA稳定性,上调HMGB3表达,进而激活β-catenin通路,促进糖酵解。
主要证据
临床样本和细胞系中ELAVL1高表达;敲低ELAVL1抑制糖酵解和体内肿瘤生长;RNA pull-down和RIP验证ELAVL1与HMGB3 mRNA相互作用;HMGB3过表达逆转sh-ELAVL1效果;FH535抑制HMGB3诱导的糖酵解。
研究意义
研究为鼻咽癌的肿瘤代谢和生长机制提供了新见解,并确定ELAVL1是潜在的治疗靶点。

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

临床样本及细胞系中ELAVL1表达检测

验证ELAVL1在鼻咽癌组织和细胞系中的表达是否上调。

通过UALCAN数据库分析头颈鳞癌中ELAVL1表达;收集30对鼻咽癌及非肿瘤组织进行qRT-PCR;在鼻咽癌细胞系(HONE-1、C666-1、CNE-1、SUNE-1)和正常鼻上皮细胞(HNEpC)中检测ELAVL1 mRNA和蛋白水平。

2

ELAVL1敲低对细胞糖酵解的影响

评估敲低ELAVL1后鼻咽癌细胞糖酵解能力的变化。

在HONE-1和C666-1细胞中通过shRNA敲低ELAVL1,检测葡萄糖消耗、乳酸产生、G6PD活性、ECAR和糖酵解相关蛋白(HK2、GLUT1、LDHA)表达。

3

ELAVL1与HMGB3相互作用及对HMGB3 mRNA稳定性的影响

验证ELAVL1与HMGB3 mRNA结合,并研究其对HMGB3表达和稳定性的调控。

通过UALCAN数据库分析HMGB3表达,在临床样本中验证;Pearson相关性分析检测ELAVL1与HMGB3相关性;ENCORI数据库预测结合位点;RNA pull-down和RIP验证相互作用;敲低ELAVL1后检测HMGB3 mRNA和蛋白水平;放线菌素D实验检测mRNA稳定性。

4

ELAVL1通过HMGB3激活β-catenin通路

验证ELAVL1是否通过HMGB3激活β-catenin通路。

在HONE-1和C666-1细胞中敲低ELAVL1并过表达HMGB3,检测总/核β-catenin蛋白水平及β-catenin转录活性(TOPFlash/FOPFlash)。

5

HMGB3在ELAVL1介导的糖酵解中的作用

确定HMGB3过表达是否能逆转ELAVL1敲低对糖酵解的抑制作用。

在ELAVL1敲低的细胞中过表达HMGB3,检测葡萄糖消耗、乳酸产生、G6PD活性、ECAR和糖酵解酶表达。

6

HMGB3通过β-catenin通路促进糖酵解

验证HMGB3过表达促进糖酵解是否依赖于β-catenin通路。

在HMGB3过表达的细胞中加入β-catenin抑制剂FH535,检测葡萄糖消耗、乳酸产生、G6PD活性、ECAR和糖酵解酶表达。

7

ELAVL1敲低对体内肿瘤生长的影响

评估ELAVL1敲低对鼻咽癌体内肿瘤生长的影响。

建立裸鼠皮下移植瘤模型,注射ELAVL1敲低的HONE-1细胞,监测肿瘤体积、重量,并通过免疫组化检测Ki67,Western blot检测HMGB3、β-catenin及糖酵解酶。

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
杜氏改良Eagle培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
ELAVL1-shRNA质粒RiboBio--
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen--
嘌呤霉素Invitrogen--
Trizol试剂Invitrogen--
PrimeScript™逆转录试剂盒TaKaRa Bio Inc.--
SYBR Green PCR预混液YEASEN--
RIPA裂解液Beyotime--
Qproteome细胞组分分离试剂盒Qiagen--
PVDF膜Millipore--
增强化学发光试剂ABClonal--
ELAVL1抗体Abcamab200342
HMGB3抗体Abcamab72544
HK2抗体Abcamab209847
GLUT1抗体Abcamab150299
LDHA抗体Abcamab52488
β-actin抗体Abcamab227387
β-catenin抗体Abcamab32572
Lamin B1抗体Abcamab133741
Ki67一抗Abcamab16667
葡萄糖比色检测试剂盒ElabscienceE-BC-K234-M
乳酸比色检测试剂盒ElabscienceE-BC-K044-M
G6PDH活性检测试剂盒ElabscienceE-EL-H1816c
Seahorse XF糖酵解压力测试试剂盒Agilent Technologies--
Seahorse XF分析仪Agilent Technologies--
Pierce™磁性RNA-蛋白质pull-down试剂盒Thermo Scientific--
RIPA裂解液MCE--
琼脂糖珠Thermo Scientific--
TOPFlash质粒BeyotimeD2501
FOPFlash质粒BeyotimeD2503
双荧光素酶报告基因试剂盒BeyotimeRG027
FH535----

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
细胞培养与转染
细胞系(HONE-1、C666-1)来源及培养条件(DMEM+10%FBS,37℃,5%CO2);ELAVL1-shRNA质粒序列及转染试剂(Lipofectamine 3000);嘌呤霉素筛选浓度(5 mg/mL)
阅读提示:Materials and methods: Cell culture and cell transfection
体内移植瘤模型
小鼠品系、周龄、性别(4周龄雌性BALB/c);注射细胞数(5×10^6);注射部位(背部皮下);肿瘤体积测量频率和计算公式;观察时长(5周)
阅读提示:Materials and methods: Xenograft animal model; Results: ELAVL1 promotes nasopharyngeal carcinoma progression
糖酵解功能检测
试剂盒具体型号(葡萄糖、乳酸、G6PD检测试剂盒);ECAR实验细胞接种、培养时间(12h、36h、60h)及葡萄糖(10mM)、寡霉素(1µM)、2-DG(50nM)浓度;HK2、GLUT1、LDHA抗体稀释比例
阅读提示:Materials and methods: Measurements of glucose uptake...; Seahorse analysis; Western blot
分子相互作用验证
RNA pull-down试剂盒及操作;RIP实验中抗体(ELAVL1抗体或IgG)和磁珠;放线菌素D浓度(5 µg/mL)及处理时间(0、3、6h)
阅读提示:Materials and methods: RNA pull-down assay; RIP assay; RNA stability assay
β-catenin通路活性检测
TOPFlash/FOPFlash质粒来源及转染时间(24h);LiCl处理时间(24h);β-catenin抑制剂FH535使用浓度未提供;β-catenin核/总蛋白提取方法
阅读提示:Materials and methods: Dual luciferase reporter assay; Western blot; Results: ELAVL1 activates the β-catenin pathway through HMGB3