CircCD44通过调节miR-502-5p/KRAS和IGF2BP2/Myc轴在三阴性乳腺癌中发挥致癌作用

CircCD44 plays oncogenic roles in triple-negative breast cancer by modulating the miR-502-5p/KRAS and IGF2BP2/Myc axes

作者信息Jie Li, Xinya Gao, Zhanqiang Zhang, Yuanhui Lai, Xunxun Lin, Bo Lin, Maoguang Ma, Xiaoli Liang, Xixi Li, Weiming Lv, Ying Lin, Nu Zhang
PMID34696797
发布时间2021-10-25
DOI10.1186/s12943-021-01444-1

实验完整度

包含RNA测序、体外细胞功能实验、RNA pulldown/RIP/荧光素酶验证分子互作、动物体内成瘤及转移模型,并进行临床样本相关性分析,具有多个独立证据层级。

主要模型

TNBC细胞系(MDA-MB-231、BT-549、Hs578T) 皮下异种移植瘤模型 肺转移模型 临床TNBC组织样本(36例TNBC及配对正常组织)

重点核对

circCD44敲低与过表达稳定细胞系的构建,以及shRNA序列验证 miR-502-5p结合位点突变体(circCD44 mut)和IGF2BP2结合位点突变体 RNA pulldown、RIP、双荧光素酶报告基因验证相互作用 体内异种移植和肺转移模型中的肿瘤生长和转移评估 患者样本中circCD44与预后、miR-502-5p及KRAS/Myc表达的相关性分析

摘要

背景:新兴研究表明circRNAs在乳腺癌肿瘤发生中具有重要作用。然而,circRNAs在三阴性乳腺癌(TNBC)中的生物发生、生物学功能和机制在很大程度上是未知的。方法:应用高通量RNA测序来鉴定TNBC和配对正常组织中失调的circRNAs。RNA pulldown和荧光素酶实验用于研究环形CD44(circCD44,也称为hsa_circ_0021735)与miR-502-5p之间的相互作用。RNA pulldown和RIP实验用于研究circCD44与IGF2BP2之间的相互作用。细胞活力、集落形成、迁移/侵袭实验和体内肿瘤发生用于研究circCD44的生物学功能。结果:circCD44是一种未表征的circRNA,在TNBC中高表达,其表达与TNBC患者的预后呈负相关。circCD44至少部分通过海绵吸附miR-502-5p和与IGF2BP2相互作用来促进TNBC的增殖、迁移、侵袭和肿瘤发生。结论:我们的数据表明,过表达的circCD44促进TNBC进展。circCD44可能是TNBC患者的新型诊断和治疗标志物。

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
探索circRNAs在TNBC中的生物发生、生物学功能及其分子机制,寻找新的诊断和治疗标志物。
核心机制
circCD44通过海绵吸附miR-502-5p解除其对KRAS的抑制,并通过与IGF2BP2结合增强其稳定Myc mRNA的能力,从而分别激活KRAS/AKT和Myc信号通路,促进TNBC进展。
主要证据
通过RNA测序发现circCD44高表达;RNA pulldown、RIP和双荧光素酶实验验证circCD44与miR-502-5p及IGF2BP2的直接结合;体外功能实验(增殖、迁移、侵袭)和体内动物模型(成瘤和转移)证明其促癌作用。
研究意义
circCD44可能作为TNBC的新型诊断和预后标志物,并作为治疗靶点,尤其是通过同时调控KRAS和Myc表达,可能提高治疗效率并减少耐药性。

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

circRNA鉴定与表达验证

鉴定TNBC中异常表达的circRNAs,并验证circCD44的环状结构、细胞定位和表达差异。

对5对TNBC及癌旁正常组织进行circRNA测序,筛选出差异表达的circCD44;通过Sanger测序、FISH、细胞分级qRT-PCR和Northern blot验证其环状性、细胞质定位及对RNase R的抗性;在36例TNBC、27例非TNBC及配对的正常组织中检测circCD44表达水平,并分析其与预后的相关性。

2

circCD44生物学功能体外验证

明确circCD44对TNBC细胞增殖、凋亡、迁移、侵袭及化疗耐药的影响。

构建circCD44稳定敲低和过表达的细胞系,通过CCK-8、集落形成、EdU、流式凋亡、划痕愈合、Transwell迁移/侵袭实验评估细胞行为变化;通过免疫印迹检测凋亡相关蛋白和EMT标志物。

3

miR-502-5p相互作用及下游机制

验证circCD44与miR-502-5p的直接结合,并阐明其对KRAS表达和信号通路的影响。

利用生物信息学工具预测miR-502-5p结合位点,构建circCD44突变体;通过FISH共定位、RNA pulldown、双荧光素酶报告基因实验验证结合;检测circCD44改变后miR-502-5p和KRAS的表达水平,并进行回复实验验证miR-502-5p介导的KRAS降解。

4

IGF2BP2相互作用及对Myc mRNA稳定性的影响

验证circCD44与IGF2BP2的直接结合,并探讨其调节Myc表达和mRNA稳定性的机制。

通过RNA pulldown结合LC-MS鉴定IGF2BP2为相互作用蛋白,并通过RNA pulldown和RIP验证;利用分子对接预测结合位点并构建突变体;检测circCD44改变后Myc的表达和mRNA半衰期;通过m6A RIP实验检测circCD44对Myc mRNA m6A修饰的影响。

5

circCD44体内功能验证

在动物模型中评估circCD44对肿瘤生长和转移的影响。

将稳定敲低或过表达circCD44的TNBC细胞接种至BALB/c裸鼠皮下及尾静脉,评估皮下肿瘤生长和肺转移情况;通过HE染色、流式细胞术检测循环肿瘤细胞(CTCs)和RT-qPCR检测人LINE1评估转移。

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Life Technologies--
MEM培养基Life Technologies--
RPMI-1640培养基Life Technologies--
胎牛血清Life Technologies--
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen--
CCK-8细胞增殖检测试剂盒Dojindo--
结晶紫Sigma-Aldrich--
凋亡检测试剂盒InvitrogenV35113
EdU标记试剂BeyotimeC0071S
psiCheck2载体Promega--
胰蛋白酶Promega--
FACSCalibur流式细胞仪BD Biosciences--
PureLink RNA提取试剂盒Thermo Fisher Scientific--
SYBR Select预混液Thermo Fisher Scientific--
Pierce™ RNA 3'末端脱硫生物素化试剂盒Thermo Fisher Scientific20163
Magna RIP试剂盒Millipore--
N-钙黏蛋白抗体CST13116
E-钙黏蛋白抗体CST14472
增殖细胞核抗原抗体CST13110
Slug抗体CST9585
Snail抗体CST3879
波形蛋白抗体CST5741
β-肌动蛋白抗体CST3700
KRAS抗体CST67648
磷酸化AKT (473)抗体CST4060
磷酸化AKT抗体CST9275
IGF2BP2抗体CST14672
HA标签抗体CST5017
CD44抗体BD PharmingenIM7
C-myc抗体CST18583

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
RNA测序分析
TNBC及配对正常组织样本量(5对);差异circRNA筛选阈值(fold change >2, p<0.01, FDR<0.05);测序数据出处(NCBI SRP266211)。
阅读提示:见Methods中RNA sequencing部分。
circCD44敲低与过表达
shRNA靶序列(两种);circCD44表达载体及突变类型(miR-502-5p结合位点突变、IGF2BP2结合位点突变);转染试剂及条件。
阅读提示:见Methods中Plasmid and stable cell line construction部分及图4A、6F。
RNA相互作用验证
RNA pulldown使用的连接特异性探针序列;RIP实验所使用的抗体(IGF2BP2、m6A);双荧光素酶报告基因中KRAS 3'UTR的序列和插入方式。
阅读提示:见Methods中RNA pulldown、RNA immunoprecipitation、Dual luciferase activity reporter system部分及图4D、6C、7H。
体外功能实验
细胞系(MDA-MB-231、BT-549、Hs578T);细胞培养条件(培养基、FBS浓度);细胞接种密度、处理时间、检测时间点(如CCK-8、集落形成14天、EdU 2小时孵育)。
阅读提示:见Methods中Cell lines、Cell proliferation assay、Colony formation assay、EdU assay部分。
动物实验
小鼠品系、性别和年龄(4周龄雌性BALB/c裸鼠);细胞接种量(皮下5×10^6,尾静脉5×10^3);观察时间(6周);转移评估方法(HE染色、CTC流式、LINE1检测)。
阅读提示:见Methods中Animal studies和Flow cytometry部分。