AID对JAG1的表观遗传激活促进肝细胞癌转移

Epigenetic activation of JAG1 by AID contributes to metastasis of hepatocellular carcinoma.

作者信息Junna Jiao, Kun Shao, Zixian Liu, Lulu Liu, Ziru Nie, Jinhua Wu, Xiaoyu Shi, Ruihan Wang, Zhuang Qian, Angang Yang, Zhuangwei Lv
PMID39675704
发布时间2025-01
DOI10.1016/j.jbc.2024.108078

实验完整度

包括体外细胞实验(敲除/过表达、划痕实验)、体内异种移植模型、临床样本免疫组化、RNA-seq、ChIP、双荧光素酶报告基因等,功能与机制验证完整。

主要模型

HCC细胞系HCC-LM3和MHCC-97L AID敲除的HCC-LM3和MHCC-97L细胞 JAG1敲除的HCC-LM3和MHCC-97L细胞 BALB/C-nu裸鼠异种移植瘤模型

重点核对

AID与JAG1在HCC中的表达相关性(图1E) AID敲除对HCC细胞迁移和体内肿瘤生长的影响(图2) JAG1敲除对HCC细胞迁移的影响(图3) AID/HAT1复合物结合JAG1启动子区域-1.504 kb至-1.104 kb(图6) MG149处理对AID/HAT1-JAG1/NOTCH-c-FOS轴的抑制作用(图9)

摘要

转移是肝细胞癌(HCC)致死的主要原因,尽管驱动转移过程的精确机制仍不完全清楚。在本研究中,我们取得了若干重要发现。首先,我们发现临床转移性HCC患者中,升高的活化诱导胞苷脱氨酶(AID)表达与Jagged 1(JAG1)水平呈正相关。此外,我们观察到AID或JAG1的缺失导致HCC转移减少。其次,我们确定AID作为转录调控因子,通过与组蛋白乙酰转移酶1(HAT1)相互作用调控转移性HCC细胞中的JAG1转录。此外,我们的结果表明,AID的任何结构域都能与HAT1协同增强JAG1转录。重要的是,我们确定AID/HAT1复合物直接结合JAG1基因体内的特定区域,即-1.504 kb至-1.104 kb区域,通过调节组蛋白甲基化、组蛋白乙酰化和DNA甲基化来影响JAG1启动子的表观遗传状态。此外,我们阐明了AID-JAG1/NOTCH-c-FOS轴在促进HCC转移中发挥关键作用。因此,MG149对AID和JAG1的抑制作用显著减轻了HCC的进展。这项研究揭示了AID作为转录调控因子在HCC转移中先前未被认识的功能,预示着一种有前景的治疗方法。

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
AID如何通过表观遗传机制调控JAG1表达并促进肝细胞癌(HCC)转移?
核心机制
AID与HAT1形成复合物,通过组蛋白乙酰化等表观遗传修饰直接结合JAG1启动子-1.504 kb至-1.104 kb区域,激活JAG1转录,进而激活JAG1/NOTCH-c-FOS轴促进HCC转移。
主要证据
RNA-seq和qPCR显示AID与JAG1正相关;AID或JAG1敲除降低HCC细胞迁移和体内肿瘤生长;ChIP证实AID/HAT1结合JAG1启动子;双荧光素酶报告基因验证-1.504 kb至-1.104 kb区域是AID介导转录激活所需。
研究意义
AID/HAT1-JAG1/NOTCH-c-FOS轴可作为转移性HCC的潜在治疗靶点,MG149可能具有治疗前景。

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

相关性分析

探究AID与JAG1在HCC中的表达关联及临床意义

利用GENT2、TCGA、GEPIA数据库分析AID表达与生存、AID与JAG1的相关性;通过qPCR和免疫印迹检测正常肝细胞和多种HCC细胞系中AID、JAG1等表达;IHC检测HCC组织样本中AID和JAG1表达。

2

敲除AID或JAG1的功能验证

验证AID和JAG1对HCC转移的影响

通过CRISPR/Cas9建立AID和JAG1敲除的HCC细胞系,进行划痕实验、qRT-PCR检测转移相关基因,并建立异种移植瘤模型观察AID敲除对肿瘤生长的影响。

3

表观遗传修饰分析

探究AID对JAG1启动子表观遗传修饰的调控

使用ULCAN数据库分析JAG1启动子甲基化水平;通过亚硫酸盐测序检测JAG1启动子CpG位点甲基化状态;通过ChIP-qPCR检测H3K4me2和H4K5Ac结合。

4

AID与HAT1相互作用分析

验证AID与HAT1的物理相互作用并确定AID的相互作用区域

进行分子对接预测,通过免疫共沉淀(IP)验证AID与HAT1结合,并构建多种AID截短突变体转染293T细胞进行IP实验以确定相互作用域。

5

AID/HAT1结合位点鉴定

确定AID/HAT1复合物在JAG1启动子上的直接结合区域及其对转录的影响

ChIP-qPCR检测AID和HAT1在JAG1启动子三个区域的结合;构建含有不同JAG1启动子片段(-1.504 kb至0 kb、-1.104 kb至0 kb、-1.504 kb至-1.104 kb)的荧光素酶报告载体,转染WT和AIDKO细胞,检测荧光素酶活性。

6

下游靶基因验证

鉴定AID和JAG1共同调控的转移相关基因

通过RNA-seq比较AIDKO和JAG1KO细胞的基因表达,筛选共同下调基因,并用qRT-PCR和免疫印迹验证FOS、CHAC1等的表达;进一步建立FOS敲除细胞系进行功能实验。

7

MG149药物处理评估

探究HAT1抑制剂MG149对HCC转移的抑制效果

用MG149处理WT、AIDKO和AID过表达的HCC细胞,通过CCK-8检测增殖,免疫印迹和qRT-PCR检测相关蛋白和mRNA水平,流式细胞术检测凋亡。

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HyClone--
胎牛血清----
青霉素-链霉素----
X-tremeGENE HP DNA转染试剂Roche06366236001
聚凝胺----
嘌呤霉素----
TRIzol试剂Invitrogen15596026
PrimeScript RT试剂盒TaKaRaRR037A
Mx3000P实时荧光定量PCR仪Agilent Technologies--
基因组DNA提取试剂盒TaKaRaD824A
EZ DNA甲基化金试剂盒Zymo ResearchD5006
EpiTaq HS试剂盒TaKaRaR110A
E.Z.N.A.凝胶回收试剂盒OmegaD2500-01
pMD18-T载体TaKaRaD103A
RIPA裂解缓冲液----
胃蛋白酶抑制剂ASigma-Aldrich--
Bioruptor UCD-200超声破碎仪Diagenode--
聚偏二氟乙烯膜Millipore--
抗AID抗体ImmunoWayYT5566
抗JAG1抗体Abways TechnologyCY5726
抗CXCR5抗体Abways TechnologyCY8749
抗裂解NOTCH1抗体Abways TechnologyAY0472
抗BCL2抗体Abways TechnologyCY5032
抗HAT1抗体Abways TechnologyCY8330
抗c-FOS抗体Abways TechnologyCY6596
抗GAPDH抗体Abways TechnologyAB0036
山羊抗兔二抗Thermo Fisher Scientific--
Immobilon Western化学发光HRP底物Millipore--
Dynabeads Protein G磁珠Invitrogen10003D
正常山羊IgGSanta Cruzsc2346
抗AID抗体Abcamab59361
抗H3K4me2抗体CST9751
抗H4K5Ac抗体CST8647
SYBR Premix Ex Taq II(荧光定量PCR试剂)--DRR081A
荧光素酶检测试剂盒PromegaE1500
EnVision 2103多功能酶标仪PerkinElmer--
细胞周期试剂ElabscienceE-CK-A352
Annexin V和7-AAD(凋亡检测试剂)ElabscienceE-CK-A211
CytoFLEX流式细胞仪Beckman Coulter--
QIAGEN RNA提取试剂盒QIAGEN74104
NovaSeq 6000测序平台Illumina--
基质胶BD Biosciences--
链霉亲和素-生物素-过氧化物酶复合物Dako--

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、培养基(DMEM)、血清浓度(10% FBS)、培养条件(37°C,5% CO2)、转染试剂和病毒包装条件
阅读提示:Experimental procedures 中 Constructs and cells 部分
基因敲除
gRNA序列、载体(pL-CRISPR.EFS.PAC)、感染条件(polybrene 10 μg/ml)、筛选浓度(puromycin 1.5 μg/ml)
阅读提示:Experimental procedures 中 Constructs and cells 部分及 Table S1
qRT-PCR
引物序列、RNA提取试剂、cDNA合成试剂盒、定量PCR仪
阅读提示:Experimental procedures 中 RNA extraction and quantitative RT-PCR 部分及 Table S2
免疫印迹
裂解缓冲液(RIPA)、蛋白酶抑制剂(PMSF、Pepstatin A)、超声条件、抗体信息(抗AID、抗JAG1等)
阅读提示:Experimental procedures 中 Immunoblot analysis 部分
染色质免疫沉淀
细胞数量(30×10^6)、交联条件(1%甲醛)、超声片段大小(0.3-0.5 kb)、抗体(抗AID、抗HAT1、抗H3K4me2、抗H4K5Ac)
阅读提示:Experimental procedures 中 Chromatin immunoprecipitation 部分
荧光素酶报告实验
JAG1启动子片段(-1.504 kb至0 kb等)、载体(pGL3-basic)、转染试剂、检测时间(72小时)
阅读提示:Experimental procedures 中 Construction of luciferase plasmids and transient reporter assay 部分
流式细胞术
凋亡检测试剂(Annexin V/7-AAD)、细胞周期试剂、流式细胞仪
阅读提示:Experimental procedures 中 Flow cytometry and antibodies 部分
动物实验
小鼠品系(BALB/C-nu)、细胞数量(1×10^6)、接种方式(皮下)、观察时间(18天)、分组(WT和AIDKO,各n=5)
阅读提示:Experimental procedures 中 In vivo tumor cell engraftment and treatment of mice 部分
RNA-seq
RNA提取试剂盒、测序平台(NovaSeq 6000)、分析软件(DESeq、clusterprofiler等)、差异表达阈值(|fold change| > 2,p < 0.05)
阅读提示:Experimental procedures 中 RNA sequencing and data analysis 部分