YTHDF1通过激活PI3K/AKT/mTOR信号通路并诱导上皮-间质转化促进肝细胞癌进展

YTHDF1 promotes hepatocellular carcinoma progression via activating PI3K/AKT/mTOR signaling pathway and inducing epithelial-mesenchymal transition

作者信息Xiangyuan Luo, Mengdie Cao, Fan Gao, Xingxing He
PMID34088349
发布时间2021-06-04
DOI10.1186/s40164-021-00227-0

实验完整度

结合生物信息学数据库分析、组织芯片、体外细胞功能实验(增殖、迁移、侵袭、周期)、体内皮下移植瘤模型,以及机制验证(通路蛋白检测、拯救实验)等多个独立证据层级。

主要模型

Huh7细胞系 MHCC-97H细胞系 BALB/c裸鼠皮下移植瘤模型

重点核对

si-YTHDF1转染敲低效率验证 sh-YTHDF1敲低细胞株构建及puromycin筛选 细胞增殖检测(CCK8、集落形成、EdU) 细胞周期分析(PI染色流式细胞术) 细胞迁移和侵袭检测(Transwell、伤口愈合)

摘要

背景:N6-甲基腺苷(m6A)修饰作为最丰富的RNA修饰,广泛参与生理过程,并涉及多种疾病进展,尤其是癌症。YTH N6-甲基腺苷RNA结合蛋白1(YTHDF1)是一个关键的m6A“阅读器”蛋白,已在多种癌症中被报道。然而,YTHDF1在肝细胞癌(HCC)中的作用和分子机制尚未完全阐明。方法:基于多种生物信息学数据库、q-RT PCR、western blot以及包含90例HCC样本的组织芯片,我们检测了YTHDF1在HCC中的表达。然后,我们应用功能缺失实验通过体外和体内实验探索YTHDF1在HCC中的作用。最后,我们进行了基因集富集分析(GSEA)以预测YTHDF1参与的潜在信号通路,并进一步验证了这一预测。结果:YTHDF1在HCC中过表达,并与HCC分级相关。敲低YTHDF1显著损害了HCC细胞的增殖、迁移、侵袭和细胞周期进程。机制上,YTHDF1通过激活PI3K/AKT/mTOR信号通路促进HCC细胞生长。此外,我们还证明了上皮-间质转化(EMT)介导了YTHDF1对HCC细胞迁移和侵袭的促进作用。结论:YTHDF1通过激活PI3K/AKT/mTOR信号通路和诱导EMT促进HCC进展。

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
YTHDF1在肝细胞癌(HCC)中的表达及其作用机制尚不清楚,本研究旨在阐明YTHDF1在HCC进展中的作用和分子机制。
核心机制
YTHDF1通过激活PI3K/AKT/mTOR信号通路促进HCC细胞增殖,并通过诱导上皮-间质转化(EMT)促进HCC细胞迁移和侵袭,且EMT的诱导不依赖于AKT信号。
主要证据
基于生物信息学数据库、组织芯片和临床样本,证实YTHDF1在HCC中高表达且与分级和预后相关;体外敲低实验和体内皮下移植瘤实验显示YTHDF1促进增殖、迁移、侵袭;Western blot显示敲低YTHDF1抑制AKT/mTOR磷酸化及AKT2/3表达,且SC79部分挽救增殖抑制;EMT标志物变化及TGF-β和SC79处理实验证明YTHDF1通过诱导EMT促进迁移侵袭。
研究意义
YTHDF1可能作为HCC的潜在预后生物标志物和治疗靶点。

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

YTHDF1表达及临床相关性分析

明确YTHDF1在HCC中的表达水平及其与临床病理特征的关系。

利用GEPIA、UALCAN、LinkedOmics等数据库分析YTHDF1 mRNA表达及生存预后;利用组织芯片和临床样本(12对)通过IHC、Western blot和q-RT PCR检测表达;通过免疫荧光检测亚细胞定位。

2

YTHDF1敲低对HCC细胞功能的影响(体外)

验证YTHDF1对HCC细胞增殖、迁移、侵袭和细胞周期的影响。

在Huh7和MHCC-97H细胞中转染si-YTHDF1或建立sh-YTHDF1稳定敲低细胞系,通过CCK8、集落形成、EdU、流式细胞术、Transwell和伤口愈合实验检测功能变化。

3

YTHDF1敲低对肿瘤生长的影响(体内)

验证YTHDF1在体内对肿瘤生长的作用。

将稳定敲低YTHDF1的Huh7细胞(sh-YTHDF1)和对照细胞(sh-NC)皮下注射到裸鼠,观察并测量肿瘤体积和重量。

4

机制验证:PI3K/AKT/mTOR信号通路

验证YTHDF1是否通过PI3K/AKT/mTOR通路促进HCC细胞增殖。

通过GSEA分析TCGA数据富集通路;Western blot检测敲低YTHDF1后AKT、p-AKT、mTOR、p-mTOR及AKT亚型表达;q-RT PCR检测AKT1/2/3 mRNA水平;用AKT激活剂SC79进行拯救实验检测EdU。

5

机制验证:诱导上皮-间质转化(EMT)

验证YTHDF1是否通过诱导EMT促进HCC细胞迁移和侵袭,并探究是否依赖AKT/mTOR通路。

Western blot检测敲低YTHDF1后EMT标志物(Claudin 1, ZO-1, N-cadherin, Vimentin, MMP2, MMP9)表达;TGF-β诱导EMT实验,检测YTHDF1敲低对EMT的影响;Transwell和伤口愈合实验评估迁移侵袭;SC79处理检测是否影响EMT标志物表达。

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----
胎牛血清Cegrogen--
青霉素-链霉素溶液----
嘌呤霉素Biosharp--
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen--
人转化生长因子-β1PeproTech100-21-10
SC79(AKT激活剂)MCEHY-18749
RIPA裂解液Promoter--
蛋白酶抑制剂混合物MCE--
BCA蛋白定量试剂盒Servicebio--
PVDF膜----
Tanon 5200 Multi成像系统Tanon--
抗YTHDF1抗体Proteintech17479-1-AP
抗MMP2抗体Proteintech10373-2-AP
抗MMP9抗体CST13667
抗Claudin 1抗体BioswampPAB33267
抗ZO-1抗体BioswampMAB43858
抗N-钙黏蛋白抗体BioswampPAB30130
抗波形蛋白抗体CST3390
抗AKT抗体CST4691
抗磷酸化AKT抗体CST4060
抗AKT1抗体Proteintech51077-1-AP
抗AKT2抗体Proteintech17609-1-AP
抗AKT3抗体Proteintech21641-1-AP
抗mTOR抗体CST2983
抗磷酸化mTOR抗体CST5536
抗微管蛋白抗体CST2125
抗细胞周期蛋白D1抗体Proteintech60186-1-Ig
抗CD44抗体CST37259
抗GAPDH抗体Proteintech60004-1-lg
抗β-肌动蛋白抗体Proteintech20536-1-AP
Trizol试剂Invitrogen--
HiScript II Q Select RT SuperMix反转录试剂盒Vazyme--
Hieff qPCR SYBR Green预混液Yeasen--
QuantStudio 3实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
CCK-8检测试剂盒Promoter--
EdU检测试剂盒Ribobio--
结晶紫----
碘化丙啶KeyGen Biotech--
核糖核酸酶AKeyGen Biotech--
FACSAria细胞分选系统BD Biosciences--
Transwell小室Corning--
基质胶Corning354234
Huh7细胞----
BALB/c裸鼠GemPharmatech--
抗YTHDF1抗体Proteintech17479-1-AP

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(Huh7, MHCC-97H等)培养条件:DMEM+10% FBS,37℃,5% CO2
阅读提示:Methods:Tissue specimens and cell culture
基因敲低
siRNA序列(si-YTHDF1-1, -2, -3)及转染试剂(Lipofectamine 3000)
阅读提示:Methods:Cell transfection, cell treatment, and chemical reagents
细胞增殖检测
CCK8实验(细胞数1000/孔)、集落形成实验(1000/孔,14天)、EdU实验(1×10^5/孔,50 μM EdU)
阅读提示:Methods:Cell proliferation assay
细胞周期检测
PI染色流式细胞术检测细胞周期
阅读提示:Methods:Cell cycle assay
迁移和侵袭检测
Transwell实验(4×10^4细胞/孔,8μm孔径)、伤口愈合实验(1×10^6细胞/孔)
阅读提示:Methods:Cell migration and invasion assay
信号通路验证
PI3K/AKT/mTOR通路蛋白检测(AKT, p-AKT, mTOR, p-mTOR)
阅读提示:Results:YTHDF1 facilitated the proliferation of HCC cells by activating PI3K/AKT/mTOR signaling pathway
EMT验证
TGF-β处理(10 ng/ml,48h)诱导EMT
阅读提示:Results:YTHDF1 promoted the migration and invasion ability of HCC cells via inducing EMT
体内实验
BALB/c裸鼠(4周龄,雄性)皮下注射Huh7细胞(2×10^6)
阅读提示:Methods:Subcutaneous implantation experiment