CircLIFR与MSH2协同通过MutSα/ATM-p73轴减轻膀胱癌化疗耐药

CircLIFR synergizes with MSH2 to attenuate chemoresistance via MutSα/ATM-p73 axis in bladder cancer

作者信息Hui Zhang, Xingyuan Xiao, Wenjie Wei, Chao Huang, Miao Wang, Liang Wang, Yuanqiao He, Jiayin Sun, Yangkai Jiang, Guosong Jiang, Xiaoping Zhang
PMID33874956
发布时间2021-04-19
DOI10.1186/s12943-021-01360-4

实验完整度

包含患者样本、体外细胞实验、体内异种移植和PDX模型等多个证据层级,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

膀胱癌细胞系T24和UMUC3 CDDP耐药细胞系T24-CDDP 皮下异种移植模型 原位膀胱肿瘤模型 患者来源异种移植(PDX)模型 79对膀胱癌及配对正常组织样本

重点核对

MSH2的ATPase结构域(aa620-934)是circLIFR结合所必需 circLIFR增强MSH2与MSH6(MutSα)及ATM的相互作用 CDDP刺激ATM磷酸化和p73表达呈时间依赖性,受MSH2和circLIFR调控 体内CDDP给药剂量:1mg/kg(异种移植)和2mg/kg(PDX) PDX模型中根据circLIFR和MSH2表达水平分组

摘要

背景:顺铂(CDDP)已成为肌层浸润性膀胱癌(MIBC)的标准治疗方案,而化疗耐药仍是一个主要挑战。越来越多的证据表明,环状RNA(circRNAs)是独立的功能实体。然而,circRNAs在调节膀胱癌基于CDDP的化疗中的调控功能及复杂性尚未被充分揭示。方法:通过分析膀胱癌组织中circRNAs的表达谱、RNA FISH、circRNA pull-down实验、质谱分析和RIP,鉴定出circLIFR并确认其与MSH2的相互作用。通过流式细胞术和拯救实验探讨了circLIFR和MSH2对基于CDDP化疗的影响。采用Co-IP和Western blot研究circLIFR和MSH2功能的分子机制。circLIFR和MSH2在膀胱癌中的生物学意义在肿瘤异种移植模型和PDX模型中得以实现。结果:CircLIFR在膀胱癌中下调,其表达与良好预后正相关。此外,circLIFR与MSH2(膀胱癌细胞中CDDP敏感性的介质)协同,在体外和体内正向调节对CDDP的敏感性。机制上,circLIFR增强了MutSα与ATM之间的相互作用,最终有助于稳定p73,从而触发凋亡。重要的是,在肿瘤异种移植模型和PDX模型中,高表达circLIFR和MSH2的MIBC对基于CDDP的化疗更敏感。结论:CircLIFR可与MSH2相互作用,通过膀胱癌中的MutSα/ATM-p73轴正向调节CDDP敏感性。CircLIFR和MSH2可能作为CDDP耐药膀胱癌的有前景的治疗靶点。

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
circLIFR和MSH2如何协同调节膀胱癌对CDDP的化疗敏感性及其分子机制?
核心机制
circLIFR与MSH2结合,增强MutSα与ATM的相互作用,促进ATM磷酸化和p73稳定,从而诱导凋亡,增强CDDP敏感性。
主要证据
通过RNA pulldown、质谱和RIP证实circLIFR与MSH2相互作用;Co-IP显示circLIFR增强MutSα-ATM结合;功能实验表明circLIFR和MSH2敲低降低CDDP诱导的凋亡,过表达增强敏感性;体内异种移植和PDX模型验证了疗效。
研究意义
circLIFR和MSH2可作为CDDP耐药膀胱癌的潜在治疗靶点,并可作为预测CDDP治疗反应的分层生物标志物。

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

circLIFR的鉴定与特征分析

验证circLIFR在膀胱癌中的表达、环状结构和亚细胞定位

通过qRT-PCR检测79对膀胱癌及配对正常组织中circLIFR表达;Sanger测序验证剪接位点;RNase R处理验证环状结构;放线菌素D处理测定RNA稳定性;细胞核质分离和FISH分析定位。

2

circLIFR与MSH2的相互作用验证

确定circLIFR直接结合MSH2并定位其结合结构域

通过RNA pull-down和质谱鉴定MSH2为相互作用蛋白;RIP验证;免疫荧光和FISH共定位;截短突变体RIP确定ATPase结构域为结合所必需。

3

MSH2和circLIFR对CDDP敏感性的功能验证

评估MSH2和circLIFR对膀胱癌细胞CDDP敏感性的影响

敲低或过表达MSH2和circLIFR,检测CDDP诱导的凋亡(流式细胞术)和IC50值(CCK-8)。建立CDDP耐药T24细胞系,过表达circLIFR检测凋亡恢复。

4

机制解析:MutSα/ATM-p73轴

阐明circLIFR/MSH2复合物增强CDDP敏感性的分子机制

通过Co-IP检测MSH2与MSH6、MSH3、ATM的相互作用;Western blot分析CDDP处理后的ATM磷酸化和p73表达;拯救实验验证p73的介导作用。

5

体内验证:异种移植和PDX模型

在体内评估circLIFR和MSH2对CDDP治疗疗效的影响

将T24-CDDP细胞(过表达circLIFR或对照)皮下注射裸鼠,或原位注射建立原位模型,给予CDDP治疗;利用PDX模型分组比较不同circLIFR/MSH2表达水平对CDDP的反应。

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Gibco--
F-12K培养基----
顺铂Sigma-Aldrich--
miRNeasy Mini试剂盒Qiagen--
核质RNA纯化试剂盒Fisher ScientificAM1921
RNase REpicentre Technologies--
RiboZero rRNA去除试剂盒Epicentre--
PrimeScript RT预混液Takara--
SYBR Premix Ex Taq IITakara--
StepOnePlus实时PCR系统Applied Biosystems--
链霉亲和素C1磁珠Invitrogen--
PAGE凝胶银染试剂盒Solarbio--
Proteome Discoverer软件Thermo Fisher Scientific--
RIPA裂解液Beyotime--
增强化学发光底物VazymeE412-01
Protein A/G琼脂糖Thermo Fisher Scientific#20421
抗MSH2抗体Abcamab70270
抗AGO2抗体Cell Signaling Technologies#2897
抗MSH3抗体Proteintech22393-1-AP
抗MSH6抗体Proteintech18120-1-AP
抗ATM抗体Abcamab78
抗pATM抗体Abcamab81292
抗ATR抗体Abcamab2905
抗p73抗体Abcamab137797
抗p63抗体Abcamab32353
抗α-tubulin抗体Abcamab176560
抗histone H3抗体Abcamab52866
抗GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
HRP标记的二抗ProteintechSA00001-1, SA00001-2, SA00001-7H, SA00001-7L
Magna RIP RNA结合蛋白免疫沉淀试剂盒Millipore--
对照兔IgGThermo Fisher Scientific#31235
RNeasy MinElute清洁试剂盒Qiagen--
Cy3标记的circLIFR探针TSINGKE--
DAPI----
共聚焦激光扫描显微镜LSM 780Carl Zeiss--
Triton X-100----
pcDNA3.1(+) CircRNA迷你载体Addgene#60648
p3XFLAG-CMV-10载体Sigma-Aldrich--
pLKO.1-puro载体Sigma-Aldrich--
Lipofectamine 2000转染试剂Life Technologies--
新霉素Invitrogen--
嘌呤霉素Invitrogen--
PARIS试剂盒Thermo Fisher ScientificAM1556
细胞计数试剂盒-8Dojindo--
全自动酶标仪Synergy4BioTek--
FITC Annexin V凋亡检测试剂盒IBD Biosciences--
FlowJo软件FlowJo--
BALB/c裸鼠Beijing Vital River Laboratory Animal Technology Co., Ltd.--
NOD-SCID小鼠----
硝酸银----
TUNEL BrightGreen凋亡检测试剂盒Vazyme--
Prism 8.1.2GraphPad Software Inc.--

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
circLIFR表达分析
组织样本:79对膀胱癌及配对正常组织;细胞系:T24, UMUC3, SV-HUC-1, UROtsa;qRT-PCR内参GAPDH
阅读提示:Methods: Patients and tissue specimen collection, Cell culture and treatment, RNA preparation and qRT-PCR; Figure legends Fig.1b, 1c
RNA稳定性和定位
放线菌素D浓度5μg/ml;处理时间点;RNase R处理条件(1μg RNA, 3U, 37°C, 15min);核质分离方法
阅读提示:Methods: Actinomycin D treatment and RNA stability assay, RNA preparation and qRT-PCR; Figure legends Fig.1h-j
circLIFR-MSH2相互作用
RNA pull-down使用生物素标记探针(3μg);磁珠量50μl;RIP抗体:MSH2 (ab70270), AGO2 (#2897), T24和UMUC3细胞;截短突变体
阅读提示:Methods: RNA pull-down assays, RIP, Vector construction; Figure legends Fig.2
CDDP敏感性功能实验
细胞:T24和UMUC3,shRNA/过表达质粒;CDDP浓度:T24 5μM, UMUC3 3μM,处理36h(凋亡)或24h(IC50);CCK-8检测
阅读提示:Methods: Cell culture and treatment, Apoptosis assay, CCK-8 assay; Figure legends Fig.3
机制验证
Co-IP抗体:MSH2, ATM;Western blot抗体列表;CDDP处理时间点;p73敲低
阅读提示:Methods: Western blot and Immunoprecipitation; Figure legends Fig.5
体内实验
动物品系:BALB/c裸鼠,NOD-SCID小鼠;细胞注射量:3×10^6皮下,2×10^6原位;CDDP剂量:1mg/kg(异种移植)或2mg/kg(PDX),给药方案;PDX分组依据
阅读提示:Methods: Tumor xenograft model, Patient-derived xenograft model; Figure legends Fig.6