五氟利多通过septin7-Orai/IP3R-Ca2+-PIK3CA通路靶向septin7抑制子宫内膜癌

Penfluridol targets septin7 to suppress endometrial cancer by septin7-Orai/IP3R-Ca2+-PIK3CA pathway.

作者信息Lingyi Song, Huiwen Wu, Xiao Sun, Xiaohu Liu, Xianwu Ling, Wei Ni, Lijuan Li, Beibei Liu, Jinlian Wei, Xiaokang Li, Jian Li, Yudong Wang, Fei Mao
PMID39850355
期刊iScience
发布时间2024-12-19
DOI10.1016/j.isci.2024.111640

实验完整度

包含体外细胞增殖、迁移、凋亡、周期实验,体内异种移植瘤模型,ABPP靶点鉴定,结合热位移、MST、分子对接,以及基因敲低/过表达功能验证和RNA-seq机制研究。

主要模型

ISK人子宫内膜癌细胞系 KLE人子宫内膜癌细胞系 BALB/c裸鼠异种移植瘤模型 septin7敲低KLE细胞异种移植瘤模型

重点核对

PFD在ISK和KLE细胞中的IC50值(48 h:3.48 μM和3.14 μM) ABPP探针BP的IC50值(7.12 μM)及其与PFD的竞争实验 PFD与septin7结合的Kd值(0.98 μM)及突变体结合实验 PFD体内给药剂量(2 mg/kg和5 mg/kg)及给药方式(腹腔注射,连续14天) septin7敲低或过表达对PFD抗增殖效果的影响(4 μM PFD处理)

摘要

细胞生物学;细胞生物学的功能方面;癌症

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
五氟利多(PFD)是否具有抗子宫内膜癌(EC)活性及其分子靶点和作用机制是什么?
核心机制
PFD通过直接结合septin7,抑制Orai/IP3R-Ca2+-PIK3CA-AKT信号通路,诱导细胞凋亡;同时减弱septin7与tubulin的相互作用,抑制微管聚合,导致细胞周期阻滞于G1期。
主要证据
体外实验显示PFD抑制EC细胞增殖、迁移、集落形成并诱导凋亡;异种移植瘤模型显示PFD抑制肿瘤生长。ABPP、热位移分析、MST和分子对接证实PFD直接结合septin7。septin7敲低减弱PFD的抗肿瘤作用,并影响Orai/IP3R/PIK3CA表达、细胞内Ca2+水平、微管聚合和细胞周期。
研究意义
研究揭示了septin7作为EC肿瘤抑制因子和潜在治疗靶点,PFD作为靶向septin7的先导化合物,为EC特别是p53突变型EC的治疗提供了新策略,也可能适用于神经母细胞瘤的治疗。

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

表型筛选发现PFD的抗EC活性

从33种非三环类精神药物中筛选具有抗EC活性的化合物。

使用CCK-8 assay在ISK细胞中检测40 μM药物处理后的增殖抑制率,发现PFD抑制率最高;随后测定PFD在ISK和KLE细胞中的IC50值,并评估其对迁移、集落形成和凋亡的影响。

2

体内验证PFD的抗肿瘤效果

评估PFD在异种移植瘤模型中的体内抗肿瘤活性和安全性。

建立KLE细胞皮下异种移植瘤模型,分别给予PFD(2或5 mg/kg)、顺铂(DDP, 2 mg/kg)和溶剂对照,腹腔注射连续14天,监测肿瘤体积、体重、主要脏器HE染色和血液生化指标。

3

ABPP鉴定PFD的分子靶点

鉴定PFD在EC细胞中的直接分子靶点。

设计并合成含有光交联基团和炔基的PFD活性探针BP,在ISK细胞裂解液中进行ABPP实验,通过竞争实验、pull-down和LC-MS/MS分析,筛选出候选靶蛋白septin7。

4

验证PFD与septin7的直接结合

确证PFD直接结合septin7并测定结合亲和力。

通过体外重组蛋白标记实验、细胞热位移分析(CETSA)、微量热泳动(MST)和分子对接/分子动力学模拟,验证PFD与septin7直接结合,并鉴定关键结合位点。

5

转录组学揭示PFD的作用通路

探索PFD抑制EC细胞生长的分子机制。

对PFD处理的EC细胞进行RNA-seq分析,鉴定差异表达基因,进行KEGG通路富集分析,并通过qRT-PCR和Western blot验证关键基因和蛋白的表达变化。

6

研究PFD对微管聚合和细胞周期的影响

探讨PFD是否通过影响septin7-tubulin相互作用和微管聚合来抑制EC细胞。

通过Co-IP实验检测PFD对septin7与tubulin相互作用的影响;通过免疫荧光观察微管聚合状态;通过流式细胞术分析细胞周期。

7

证明septin7在EC中的肿瘤抑制功能

明确septin7在EC细胞中的生物学功能。

构建septin7过表达和敲低的ISK和KLE细胞系,检测细胞增殖、集落形成、凋亡相关蛋白表达及Orai/IP3R-Ca2+-PIK3CA-AKT通路的变化。

8

验证PFD的抗EC活性依赖于septin7

确定septin7是PFD发挥抗EC作用所必需的。

在septin7敲低或过表达的EC细胞中检测PFD的抗增殖、周期阻滞、微管聚合抑制和通路抑制效果;在septin7敲低的异种移植瘤模型中评估PFD的体内抗肿瘤效果。

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/F12培养基Biosharp--
胎牛血清Bio-Channel--
青霉素-链霉素Yeasen--
聚凝胺Sigma-Aldrich107689
嘌呤霉素Thermo Fisher ScientificA1113803
RIPA裂解液Yeasen20114ES60
蛋白酶抑制剂混合物Abcamab158072
4',6-二脒基-2-苯基吲哚CoolaborSL1086
CCK-8试剂盒BeyotimeC1002
结晶紫染色液TargetMolC0005
TRIzol试剂BeyotimeC1021
BCA蛋白定量试剂盒Yeasen20201ES76
Annexin V-FITC凋亡检测试剂盒ElabscienceE-CK-A211
细胞周期与凋亡分析试剂盒BeyotimeC1052
总RNA提取试剂盒IIOmegaR6934-01
Hifair II第一链cDNA合成SuperMixYeasen11123ES60
Hieff qPCR SYBR Green预混液Yeasen11201ES08
Capturem链霉亲和素小柱试剂盒Takara635733
快速银染试剂盒BeyotimeP0017S
Fluo-4 AM钙离子荧光探针BeyotimeS1060
septin7抗体Abcamab17522
PIK3CA抗体Cell Signaling Technology4249S
Orai抗体ABclonalA7412
IP3R抗体AbwaysQ14643
AKT抗体Cell Signaling Technology4691S
Caspase-3抗体Cell Signaling Technology14420T
cleaved-caspase-3抗体Cell Signaling Technology9664
Tubulin抗体Proteintech66301-1-Ig
β-actin抗体Yeasen30103ES
HRP标记抗兔IgG抗体Cell Signaling Technology7074
HRP标记抗小鼠IgG抗体Cell Signaling Technology7076S
山羊抗小鼠IgG (H+L)高交叉吸附二抗,Alexa Fluor Plus 555Thermo Fisher ScientificA32727
FLAG标签抗体(磁珠偶联)Cell Signaling Technology82103S
Myc标签抗体(磁珠偶联)Cell Signaling Technology91856S
对照IgG(磁珠偶联)Cell Signaling Technology8726S
septin7重组蛋白Abcamab158072
聚乙烯亚胺转染试剂ProteintechPR40001

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
ISK和KLE细胞系的来源(ATCC编号:HTB-113, CRL-1622),培养条件(DMEM/F12,10% FBS,1%青霉素-链霉素,37°C,5% CO2)
阅读提示:STAR★Methods - Cell culture
细胞增殖检测
细胞接种密度(约5000细胞/孔),药物处理时间(48 h),CCK-8孵育时间(1-2 h),IC50计算方法
阅读提示:STAR★Methods - Cell proliferation assay
体内药效评价
动物模型(BALB/c裸鼠),接种细胞系(KLE),接种数量(5×10^7),给药方式(腹腔注射),给药剂量(PFD: 2, 5 mg/kg; DDP: 2 mg/kg),给药时长(14天),肿瘤体积计算方法,样本量(n=5)
阅读提示:STAR★Methods - Mouse tumor xenograft studies, Figure 1
ABPP靶点鉴定
探针BP浓度,光交联条件,点击化学试剂比例(探针:TAMRA-N3:TBTA:TCEP:CuSO4 = 1:2:5:50:50),反应时间(2 h),pull-down试剂盒(Capturem Streptavidin Miniprep Columns Kit),LC-MS/MS分析
阅读提示:STAR★Methods - In-gel fluorescence analysis, Pull down/LC-MS/MS
蛋白质结合验证
热位移分析的温度梯度(40°C至70°C,12个温度点),PFD浓度(7 μM),MST测定中重组蛋白浓度(50 nM),His-tag标记试剂盒,Kd值计算
阅读提示:STAR★Methods - Thermal shift assay, Microscale thermophoresis assay
RNA-seq分析
PFD处理浓度(5 μM),处理时间(48 h),DEGs筛选标准(adjusted p < 0.05),KEGG富集显著阈值(adjusted p < 0.01)
阅读提示:STAR★Methods - Transcriptome analysis by RNA-seq, Figure 3
微管聚合检测
PFD处理浓度梯度,处理时间(24 h),阳性对照(paclitaxel, colchicine),免疫荧光染色方法
阅读提示:STAR★Methods - Immunofluorescence, Figure 4
septin7功能验证
慢病毒敲低或过表达构建方法,MOI值,筛选抗生素(puromycin 0.5 μg/mL或blasticidin 30 μg/mL),shRNA序列,验证细胞增殖的PFD浓度(4 μM)
阅读提示:STAR★Methods - Cell transfection, Figures 5 and 6