COX7A1介导的线粒体功能障碍可诱导子宫内膜癌细胞铁死亡

COX7A1-mediated mitochondrial dysfunction can induce ferroptosis in endometrial cancer cells.

作者信息Qi Wu, Suning Bai, Liyun Song, Lina Han, Pei Wang
PMID41729954
期刊PLoS One
发布时间2026-02-23
DOI10.1371/journal.pone.0342333

实验完整度

中

研究包含生物信息学分析、体外细胞功能实验(增殖、铁死亡指标、线粒体功能)和蛋白表达检测,但缺乏体内实验验证。

主要模型

Ishikawa人子宫内膜癌细胞 AN3 CA人子宫内膜癌细胞

重点核对

COX7A1过表达和敲低模型:Ishikawa细胞转染过表达质粒,AN3 CA细胞转染siRNA,孵育48小时。 细胞增殖检测:EDU实验转染后48小时,CCK-8实验在0、24、48、72小时测定。 铁死亡指标:Fe2+、MDA、GSH/GSSG比值、ROS水平、线粒体超微结构观察。 线粒体功能指标:JC-1检测线粒体膜电位,Western blot检测VDAC1、Cytochrome C、ATP5A1、OPA1蛋白表达。 关键蛋白表达:Western blot检测GPX4、ACSL4、SLC7A11蛋白水平。

摘要

在子宫内膜癌中,铁死亡的研究仍处于起步阶段,但其潜在的治疗价值日益显现。我们探讨了COX7A1对子宫内膜癌线粒体功能障碍和铁死亡的影响。本研究通过全面的生物信息学分析,鉴定了子宫内膜癌中与铁死亡相关的差异表达基因。利用细胞色素c氧化酶亚基7A1(COX7A1)过表达和敲低细胞系进行体外实验,随后进行铁死亡相关表型测定,以验证COX7A1对抑制子宫内膜癌细胞生长的作用。机制上,评估了线粒体功能相关参数,以探讨COX7A1诱导铁死亡的潜在机制。在线数据分析显示,COX7A1作为铁死亡驱动因子,在子宫内膜癌组织中显著下调。体外实验表明,COX7A1过表达通过调节细胞内铁代谢和线粒体功能抑制子宫内膜癌细胞增殖并诱导铁死亡。具体机制包括增加细胞内Fe2+和丙二醛(MDA)水平,降低GSH/GSSG比值,破坏线粒体膜电位,从而导致线粒体功能障碍。此外,COX7A1过表达显著降低谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)和SLC7A11的表达,同时上调酰基辅酶A合成酶长链家族成员4(ACSL4)。相反,敲低COX7A1促进子宫内膜癌细胞增殖并抑制铁死亡,表现出相反的效果。这些发现为子宫内膜癌的分子机制提供了新的见解。

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
探讨COX7A1在子宫内膜癌中的表达及其通过介导线粒体功能障碍诱导铁死亡的机制。
核心机制
COX7A1过表达通过增加细胞内Fe2+和MDA水平、降低GSH/GSSG比值、破坏线粒体膜电位,导致线粒体功能障碍,同时下调GPX4和SLC7A11表达、上调ACSL4表达,从而诱导铁死亡。
主要证据
通过生物信息学分析(GEO数据集和TCGA-UCEC队列)发现COX7A1在子宫内膜癌中低表达;体外实验在Ishikawa细胞中过表达COX7A1抑制增殖、诱导铁死亡,在AN3 CA细胞中敲低COX7A1则促进增殖、抑制铁死亡。
研究意义
研究首次系统探讨COX7A1在子宫内膜癌中的表达及其对铁死亡的调控作用,为基于铁死亡的子宫内膜癌治疗策略提供了潜在靶点。

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

生物信息学筛选候选基因

鉴定子宫内膜癌中与铁死亡相关的差异表达基因。

基于GEO数据库的三个转录组数据集(GSE63678、GSE106191、GSE115810)进行差异表达分析,与FerrDb铁死亡相关基因取交集,获得9个候选基因,并通过TCGA-UCEC队列验证表达。

2

验证COX7A1在子宫内膜癌细胞中的表达

评估COX7A1在正常子宫内膜细胞和多种子宫内膜癌细胞系中的表达水平。

利用RT-qPCR和Western blot检测COX7A1在HEEpiC-SV40、Ishikawa、AN3 CA、HEC-50B、KLE、RL95-2细胞中的mRNA和蛋白表达。

3

构建COX7A1过表达和敲低细胞模型

建立COX7A1功能获得和功能丧失的体外模型。

在Ishikawa细胞中转染COX7A1过表达质粒(oeCOX7A1),在AN3 CA细胞中转染siRNA(siCOX7A1-1、siCOX7A1-2),并设置相应的阴性对照(oeNC、siNC)。转染后通过RT-qPCR和Western blot验证敲低和过表达效率。

4

检测细胞增殖能力

评估COX7A1表达变化对子宫内膜癌细胞增殖的影响。

通过EDU染色和CCK-8实验检测细胞增殖和活力。

5

检测铁死亡相关指标

验证COX7A1是否诱导子宫内膜癌细胞铁死亡。

检测细胞内Fe2+、MDA、GSH/GSSG比值、ROS水平,通过透射电镜观察线粒体超微结构,并通过Western blot检测GPX4、ACSL4、SLC7A11蛋白表达。

6

检测线粒体功能

探讨COX7A1诱导铁死亡是否通过线粒体功能障碍。

通过JC-1荧光染色检测线粒体膜电位,通过Western blot检测VDAC1、Cytochrome C、ATP5A1、OPA1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VivaCellC3117-0500
胎牛血清SigmaF2442
青霉素-链霉素CellMaxCPS101.02
胰蛋白酶-EDTA溶液Yeasen Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd.40101ES25
细胞计数器BioAces (Shanghai) Life Science Co., Ltd.CytScop®
CO2培养箱Shanghai Boxun Medical Biological Instrunent Corp.BX-100CB
水浴锅BKMAMLAB110805002
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo Fisher ScientificL3000001
COX7A1过表达质粒Hunan Fenghui Biotechnology Co., Ltd.FH1750
siRNAHunan Fenghui Biotechnology Co., Ltd.SC2020030900
CCK-8试剂盒LABLEADCK001
EDU试剂盒RiboBioC10310-1
DAPI染色液BeyotimeC1002
倒置荧光显微镜Leica MicrosystemsLeica
酶标仪TecanSunrise
JC-1染色试剂盒ElabscienceE-CK-A301
DCFH-DAShanghai Maokang Biotechnology Co., Ltd.MX4802-50MG
MDA检测试剂盒Suzhou Grace Biotechnology Co., Ltd.G0109W
酶标仪Beijing Liuyi Biotechnology Co., Ltd.WD-9417B
柠檬酸铅Shanghai Acmec Biochemical Technology Co., Ltd.L26640-5g
超薄切片机Lebo ScienceUM10
透射电子显微镜Thermo Fisher ScientificSpectra
细胞总RNA提取试剂盒ServicebioG3013-100ML
cDNA合成试剂盒TIANGENKR118
实时荧光定量PCR试剂盒TIANGENFP205-02
PCR仪Thermo Fisher Scientific4376600
Nanodrop紫外分光光度计Thermo Fisher ScientificNanoDrop2000/2000c
RIPA裂解液Beyotime BiotechnologyP0013B
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime BiotechnologyP0011
涡旋混匀器ServicebioSWV-4500B

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
细胞系来源、培养条件(DMEM+10% FBS+1%双抗)、温度37°C、5% CO2
阅读提示:Methods:Cell culture
转染
Ishikawa细胞转染过表达质粒,AN3 CA细胞转染siRNA;转染试剂Lipofectamine 3000;转染后孵育时间48小时
阅读提示:Methods:Construction of COX7A1 knockdown and overexpression cell models
细胞增殖检测
CCK-8:接种密度3000细胞/孔,检测时间0、24、48、72小时;EDU:接种密度1×10^5细胞/孔,转染后48小时
阅读提示:Methods:Cell counting Kit-8, EDU staining
铁死亡指标检测
检测Fe2+、MDA、GSH/GSSG、ROS;JC-1检测线粒体膜电位;Western blot检测GPX4、ACSL4、SLC7A11
阅读提示:Methods:Determination of MDA, Fe2+ and GSH/GSSG, JC-1 fluorescence, ROS fluorescence
线粒体功能检测
JC-1染色检测膜电位;Western blot检测VDAC1、Cytochrome C、ATP5A1、OPA1
阅读提示:Methods:JC-1 fluorescence, Western blot