DNAJC12下调通过增加组蛋白H4K5乳酸化促进神经母细胞瘤进展

DNAJC12 downregulation induces neuroblastoma progression via increased histone H4K5 lactylation.

作者信息Yaqi Yang, Jiejun Wen, Susu Lou, Yali Han, Yi Pan, Ying Zhong, Qiao He, Yinfeng Zhang, Xi Mo, Jing Ma, Nan Shen
PMID39716470
发布时间2025-05-22
DOI10.1093/jmcb/mjae056

实验完整度

高

包含多种证据层级:体外细胞模型、患者样本IHC和组学数据,并进行了功能验证(如抑制剂、siRNA、过表达)和机制验证。

主要模型

SH-SY5Y细胞系 SK-N-SH细胞系 DNAJC12敲除SH-SY5Y细胞模型 NB患者组织样本

重点核对

DNAJC12表达水平与患者生存期的关联(TARGET数据库,249例) DNAJC12敲除对细胞增殖和侵袭的影响(BrdU实验、Transwell实验) GNE-140抑制LDHA对乳酸水平、F-actin形成和侵袭的影响(10μM) SIRT2和p300/CBP对H4K5la的调控作用(过表达和抑制剂处理) COL1A1 siRNA和halofuginone对侵袭的影响

摘要

神经母细胞瘤(NB)是儿童中最常见的颅外实体瘤。尽管治疗取得了进展,但高危NB患者的生存率仍然很低。这凸显了迫切需要更深入地了解驱动NB进展的分子机制,以支持开发新的治疗策略。在本研究中,我们证明了DNAJC12(一种参与代谢调节的蛋白质)水平的降低与NB患者的不良预后相关。我们的数据表明,低DNAJC12表达激活NB细胞中的糖酵解,导致乳酸产生增加和组蛋白H4赖氨酸5乳酸化(H4K5la)升高。升高的H4K5la上调COL1A1(一个与细胞转移有关的基因)的转录。对NB患者样本的免疫组织化学染色证实,高H4K5la水平与不良临床结果相关。此外,我们表明抑制糖酵解、减少H4K5la或靶向COL1A1可以减轻NB细胞的侵袭行为。这些发现揭示了代谢重编程与表观遗传修饰在NB进展中的关键联系,表明H4K5la可以作为新的诊断和预后标志物,并有助于确定代谢途径中针对这种侵袭性儿童癌症的新治疗靶点。

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
DNAJC12在神经母细胞瘤中是否影响肿瘤进展,其潜在机制是什么?
核心机制
DNAJC12下调激活糖酵解,增加乳酸产生,导致组蛋白H4K5la修饰增强,进而上调COL1A1转录,促进肿瘤细胞侵袭。
主要证据
体外实验显示DNAJC12敲除细胞增殖和侵袭增强,糖酵解代谢物增加;ChIP-seq和ChIP-qPCR证实H4K5la富集于COL1A1启动子并上调其表达;患者样本IHC显示H4K5la水平与不良预后相关。
研究意义
揭示代谢重编程与表观遗传修饰在NB进展中的关键联系,H4K5la可作为新的诊断和预后标志物,并为针对代谢途径的治疗策略提供方向。

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

生存分析关联DNAJC12与预后

探究DNAJC12表达水平与神经母细胞瘤患者预后的关系

使用TARGET数据库249例NB患者的生存数据,按DNAJC12表达中位数分高、低表达组,进行Kaplan-Meier生存分析。

2

构建DNAJC12敲除和回补细胞模型

验证DNAJC12对NB细胞增殖和侵袭的影响

用CRISPR/Cas9在SH-SY5Y和SK-N-SH细胞中敲除DNAJC12,并通过瞬时转染DNAJC12表达质粒进行回补。检测细胞增殖(BrdU)和侵袭(Transwell)。

3

转录组和代谢组分析

探究DNAJC12敲除后肿瘤进展的分子途径

对DNAJC12 KO SH-SY5Y细胞进行RNA-seq和基于质谱的非靶向代谢组学分析,并通过GSEA和GO分析富集通路,测量乳酸水平。

4

验证糖酵解对侵袭的贡献

验证DNAJC12敲除激活的糖酵解是否促进细胞侵袭

用LDHA抑制剂GNE-140处理DNAJC12 KO细胞,检测乳酸水平、F-actin形成和侵袭能力。

5

评估组蛋白乳酸化变化及其临床相关性

探究DNAJC12敲除是否改变组蛋白乳酸化,及其与患者预后的关系

通过免疫印迹检测pan-Kla和位点特异性乳酸化水平(H4K5la等),并用IHC检测NB患者组织中的H4K5la水平。

6

鉴定H4K5la写者和擦除者

揭示调控H4K5la修饰的酶

瞬时过表达野生型SIRT2(SIRT2OE)或突变体(SIRT2Q167A),以及用p300/CBP抑制剂anacardic acid处理DNAJC12 KO细胞,检测H4K5la水平及细胞功能。

7

确定H4K5la靶基因COL1A1

鉴定H4K5la调控的下游基因

通过ChIP-seq鉴定DNAJC12 KO细胞中H4K5la结合峰,并与RNA-seq数据交叉,筛选出COL1A1作为候选靶基因;ChIP-qPCR和qPCR验证H4K5la富集和COL1A1转录水平。

8

验证COL1A1在侵袭中的作用

验证COL1A1是否为DNAJC12/H4K5la诱导侵袭的关键下游效应分子

用siRNA敲低COL1A1或用halofuginone抑制COL1A1,检测细胞活力、COL1A1表达和侵袭能力。

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
EMEM培养基ATCC--
Ham's F12培养基Gibco--
DMEM培养基HyClone--
胎牛血清南京澳凡生物--
GNE-140MedChemExpress--
卤夫酮MedChemExpress--
腰果酸SelleckChem--
抗H4K5la抗体PTM BIOPTM-1407RM
抗DNAJC12抗体Proteintech12338-1-AP
抗GAPDH抗体Yeasen30203E10S
抗β-肌动蛋白抗体CWBIOCW0096
HRP标记的山羊抗兔二抗Cell Signaling Technology7074S
对照IgGCell Signaling Technology66362S
lentiCRISPR v2载体Addgene52961
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen--
Opti-MEM培养基----
嘌呤霉素Gibco--
TRIzol试剂Invitrogen--
Hifair® II第一链cDNA合成试剂盒Yeasen--
Hieff® qPCR SYBR Green预混液Yeasen--
SDS裂解缓冲液----
PVDF膜Millipore--
增强化学发光试剂Millipore--
CellTiter-Glo发光细胞活力检测试剂盒Promega--
BrdU细胞增殖ELISA试剂盒(化学发光)Roche Diagnostics GmbH--
8μm孔径Transwell小室Corning--
Matrigel基质胶----
结晶紫Beyotime Biotechnology--
Alexa Fluor 488标记的鬼笔环肽Thermo Fisher Scientific--
DAPI----
Leica Stellaris 5共聚焦显微镜Leica Microsystems--
Q-Exactive Plus质谱仪Thermo Fisher Scientific--
Merck SeQuant ZIC-pHILIC色谱柱Merck--
L-乳酸比色法测定试剂盒Elabscience--
Leica Aperio扫描仪Leica Biosystems--
Aperio ImageScope软件Leica Biosystems--
Pierce蛋白A/G磁珠Thermo Scientific--
DNA纯化浓缩试剂盒Qiagen--
外参抗体和染色质Active Motif--
TruSeq®链式总RNA金标试剂盒Illumina--
GraphPad Prism9软件GraphPad Software LLC--

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
患者生存分析
DNAJC12表达分组依据(中位数)、样本量(249例)、生存时间定义
阅读提示:Materials and methods - 'NB patients' survival analysis'
细胞培养
培养基组分(EMEM/F12 1:1,10% FBS)、培养条件(37°C, 5% CO2)
阅读提示:Materials and methods - 'Cell lines and cell culture'
DNAJC12敲除
CRISPR/Cas9载体、sgRNA序列、转染试剂、筛选浓度(puromycin 3 μg/ml)
阅读提示:Materials and methods - 'Generation of DNAJC12 KO SH-SY5Y and SK-N-SH cells using CRISPR/Cas9'
药物处理
抑制剂浓度:GNE-140 (10 μM), halofuginone (100 nM), anacardic acid (10 μM),溶剂对照(DMSO)
阅读提示:Figure legends 3, 5, 7; Materials and methods - 'Pharmacological inhibitors and antibodies'
细胞功能实验
细胞密度、培养时间(增殖48h, 侵袭48h)、Matrigel浓度(0.2 mg/ml)
阅读提示:Materials and methods - 'Cell viability assays', 'Cell proliferation assays', 'Cell invasion assays'
免疫印迹
抗体稀释比例(未明确说明)、蛋白上样量、曝光条件
阅读提示:Materials and methods - 'Protein extraction and immunoblotting'
qPCR
引物序列(补充表)、内参基因(ACTB或GAPDH)
阅读提示:Materials and methods - 'RNA extraction and qPCR'
IHC
组织来源、切片厚度、抗体孵育条件、评分系统
阅读提示:Materials and methods - 'Patients' samples and IHC staining'
ChIP-seq
细胞数、甲醛浓度、超声条件、抗体、峰检测软件版本
阅读提示:Materials and methods - 'ChIP–seq and ChIP–qPCR'