微小单胞菌通过TmpC-CKAP4轴促进口腔鳞状细胞癌转移

Parvimonas micra promotes oral squamous cell carcinoma metastasis through TmpC-CKAP4 axis.

作者信息Houbao Qi, Haiting Gao, Meihui Li, Tianyong Sun, Xiufeng Gu, Li Wei, Mengfan Zhi, Zixuan Li, Dachuan Fu, Yiran Liu, Ziyi Wei, Yu Dou, Qiang Feng
PMID40055343
发布时间2025-03-07
DOI10.1038/s41467-025-57530-1

实验完整度

结合临床样本分析、体外细胞实验、体内小鼠模型、单细胞测序和机制验证,明确功能验证与机制研究。

主要模型

CAL27细胞系 SCC15细胞系 BALB/c裸鼠舌原位异种移植瘤模型 OSCC患者组织样本

重点核对

P. micra的感染复数(MOI)和共培养时间 TmpC重组蛋白的浓度(0.05/0.1 mg/mL)和处理时间 siRNA和shRNA敲低CKAP4的效率验证 体内实验中P. micra的接种量和给药方案 统计方法(ANOVA、t检验等)和重复数

摘要

微小单胞菌(P. micra)是一种口腔机会性病原体,经常存在于口腔病变和感染中。本文报道,P. micra通过TmpC蛋白与CKAP4受体结合,调节HIF-1α诱导的糖酵解和自噬,从而促进口腔鳞状细胞癌的转移。

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
口腔机会性病原体P. micra是否促进口腔鳞状细胞癌(OSCC)转移,其分子机制是什么?
核心机制
P. micra表面蛋白TmpC与OSCC细胞受体CKAP4结合,通过CKAP4-RanBP2通路促进HIF-1α的SUMO化稳定,进而诱导糖酵解;同时通过CKAP4-NBR1通路促进自噬,共同驱动肿瘤转移。
主要证据
临床样本中P. micra富集与转移相关;细胞实验显示P. micra促进迁移侵袭;小鼠舌原位模型证实P. micra促进淋巴结转移;机制实验证实TmpC-CKAP4相互作用及下游信号通路。
研究意义
本研究首次揭示P. micra通过TmpC-CKAP4轴促进OSCC转移,并证明靶向CKAP4(如masitinib或抗体)可抑制该效应,为OSCC治疗提供潜在靶点和策略。

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

临床样本分析P. micra丰度

探究P. micra在OSCC组织中的富集及其与临床特征的相关性。

利用公开微生物组数据、RNA测序数据及组织芯片FISH染色,分析P. micra在OSCC、癌旁和正常组织中的丰度,并统计其与分期、转移及EMT标志物的相关性。

2

体外实验评估P. micra对OSCC细胞功能的影响

检测P. micra是否影响OSCC细胞的增殖、迁移和侵袭,并观察EMT标志物的变化。

将CAL27和SCC15细胞与不同MOI的P. micra共培养,进行伤口愈合实验、Transwell迁移和侵袭实验,以及Western blot和qPCR检测EMT标志物。

3

体内实验验证P. micra促进OSCC转移

验证P. micra在体内是否促进OSCC肿瘤生长和淋巴结转移。

将Luc-CAL27细胞(±P. micra感染)植入免疫缺陷小鼠舌左侧,3周后分析肿瘤体积、淋巴结体积及转移面积,并通过免疫荧光和Western blot检测EMT标志物。

4

单细胞RNA测序分析肿瘤微环境变化

探究P. micra对肿瘤细胞和肿瘤微环境细胞类型及信号通路的影响。

对原位肿瘤进行scRNA-seq,通过NMF聚类、GSVA和CellChat分析比较P. micra处理组和对照组的差异。

5

RNA-seq鉴定P. micra激活的信号通路

确定P. micra感染后肿瘤细胞中异常表达的基因和通路。

对CAL27细胞(±P. micra)进行RNA-seq,进行KEGG、GSVA和GSEA分析,发现HIF-1、糖酵解等通路富集。

6

验证HIF-1α、糖酵解和自噬的激活及其相互调控

确认P. micra是否通过HIF-1α诱导糖酵解和自噬,并明确其上下游关系。

通过Western blot、qPCR、免疫荧光、TEM、自噬通量检测等方法,检测HIF-1α、糖酵解蛋白和自噬标志物,并使用siRNA、抑制剂(DMOG、2-DG、CHQ等)验证因果关系。

7

鉴定P. micra效应蛋白TmpC及其受体CKAP4

寻找P. micra介导肿瘤促进作用的表面蛋白及其宿主受体。

通过His-pull-down和质谱鉴定TmpC的受体,用Co-IP、SPR、分子对接验证TmpC与CKAP4结合,并通过基因敲除菌株(ΔtmpC)和敲低CKAP4实验验证功能。

8

机制解析:TmpC-CKAP4下游信号通路

阐明TmpC-CKAP4如何调控HIF-1α稳定性和自噬。

通过免疫共沉淀和质谱分析寻找与CKAP4互作的蛋白(RanBP2和NBR1),并使用siRNA、抑制剂TAK981等验证其参与HIF-1α稳定和自噬诱导。

9

体内外验证靶向CKAP4的治疗效果

评估阻断CKAP4是否能够抑制P. micra促肿瘤转移作用。

使用小分子masitinib或CKAP4抗体处理细胞或动物模型,检测细菌附着、侵袭、肿瘤生长和转移情况,并分析相关蛋白表达。

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Shanghai BasalMedia Technologies--
DMEM/F-12培养基Shanghai BasalMedia Technologies--
青霉素-链霉素Gibco--
Schaedler厌氧肉汤BD Biosciences--
基质胶BD--
D-荧光素----
RIPA裂解液----
TRIzol试剂CWBIO--
HiFiScript cDNA合成试剂盒Vazyme--
UltraSYBR混合物CWBIO--
CFSE----
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen--
Opti-MEM培养基Genom--
L-乳酸检测试剂盒Elabscience--
葡萄糖摄取比色法试剂盒Elabscience--
His标签蛋白纯化试剂盒Byotime--
GST标签蛋白纯化试剂盒----
Amicon Ultra-15离心过滤器Millipore--
蛋白酶K----
Pierce pull-down多组氨酸蛋白相互作用试剂盒Thermo Fisher Scientific--
蛋白A/G琼脂糖珠Santa Cruz Biotechnology--
NP-40裂解液BeyotimeP0013F
Biacore T200表面等离子体共振仪GE Healthcare--
PVDF膜Millipore--
SDS-PAGE凝胶EpiZyme--
抗CKAP4抗体Proteintech16686-1-AP
抗NBR1抗体Santa Cruzsc-130380
抗RanBP2抗体Santa Cruzsc-74518
抗P62抗体Proteintech18420-1-AP
LC3B抗体Cell Signaling Technology--
FITC标记的P. micra探针----
人OSCC组织芯片(HN054Oc01)Zhongke Guanghua Intelligent Biotechnology Co., Ltd.--
嘌呤霉素----

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
细菌培养
P. micra菌株(ATCC33270)培养条件:厌氧环境(80% N2, 10% CO2, 10% H2)、温度37°C、培养时间3-4天
阅读提示:Methods-Bacteria
细胞培养
CAL27细胞用DMEM,SCC15用DMEM/F-12,添加10%FBS和1%青霉素-链霉素
阅读提示:Methods-Cell lines
体外感染
P. micra感染复数(MOI)通常为100,共培养时间(如24小时)
阅读提示:Figure legends(图2)
动物模型
BALB/c裸鼠(雄性,5-6周龄)植入5×10^6 Luc-CAL27细胞,P. micra MOI=1,3周后分析
阅读提示:Methods-Mouse models
药物处理
masitinib剂量30 mg/kg,腹腔注射,每日;CKAP4抗体50 μg,每周两次
阅读提示:Methods-Mouse models
基因敲低
siRNA序列需验证敲低效率;shCKAP4慢病毒构建及嘌呤霉素筛选
阅读提示:Methods-Rescue experiments和补充表5