circEXOC6B与mTORC1激活因子RRAGB相互作用,通过拮抗HIF1A-RRAGB-mTORC1正反馈环路抑制结直肠癌的进展

circEXOC6B interacting with RRAGB, an mTORC1 activator, inhibits the progression of colorectal cancer by antagonizing the HIF1A-RRAGB-mTORC1 positive feedback loop

作者信息Xiaomin Li, Jianjun Wang, Weihao Lin, Qinzi Yuan, Yanxia Lu, Haowei Wang, Yujia Chen, Lixia Chen, Peiling Dai, Huaicheng Long, Xuenong Li
PMID35739524
发布时间2022-06-23
DOI10.1186/s12943-022-01600-1

实验完整度

高

包含临床组织样本表达与预后分析、体外细胞功能实验、皮下移植瘤模型、机制研究(RNA pull-down、Co-IP、ChIP等)及体内外5-FU敏感性验证。

主要模型

人结直肠癌细胞系SW620、HCT116 皮下移植瘤裸鼠模型 结直肠癌患者组织样本

重点核对

circEXOC6B在78对结直肠癌组织中表达下调,其低表达与肿瘤大小、淋巴转移和TNM分期相关 5-FU处理浓度及时间:SW620和HCT116分别用5μg/ml和1μg/ml处理24小时 体内5-FU给药方案:皮下肿瘤长至0.5cm时腹腔注射20μg/g体重,每周3次,持续2周 RNA pull-down、RIP和FISH/IF验证circEXOC6B与RRAGB结合,Co-IP显示circEXOC6B干扰RRAGB与RRAGC/D的异源二聚化 ChIP和双荧光素酶实验证实HIF1A结合RRAGB启动子第二个HRE位点促进其转录

摘要

背景 近年来,越来越多的研究表明,环状RNA在调控肿瘤发展和化疗耐药中起着关键作用。利用两个高通量RNA测序数据集,我们先前发现circEXOC6B在结肠癌中表达下调。然而,其在结直肠癌中的作用和机制仍不清楚。 方法 采用实时定量PCR检测circEXOC6B在结直肠癌组织中的表达。进行体内和体外功能实验以确定circEXOC6B在结直肠癌进展中的抑制功能。应用RNA pull-down、质谱、RNA结合蛋白免疫沉淀、免疫共沉淀、荧光原位杂交和免疫荧光来研究circEXOC6B与结直肠癌生长及5-氟尿嘧啶诱导凋亡之间的可能机制。应用染色质免疫沉淀、双荧光素酶检测、蛋白质印迹和免疫组织化学来探索HIF1A调控RRAGB转录的机制。 结果 circEXOC6B在结直肠癌组织中表达下调,其低表达与患者不良预后相关。功能实验表明,circEXOC6B抑制结直肠癌细胞体内外的生长并增加5-氟尿嘧啶诱导的凋亡。机制上,circEXOC6B通过与RRAGB结合抑制其异源二聚体的形成,从而抑制mTORC1通路和HIF1A水平。此外,HIF1A通过与RRAGB启动子区域结合上调其转录。总之,结果表明HIF1A-RRAGB-mTORC1正反馈环路驱动结直肠癌进展,而circEXOC6B可中断该环路。 结论 circEXOC6B通过拮抗HIF1A-RRAGB-mTORC1正反馈环路抑制结直肠癌进展并增强结直肠癌细胞对5-氟尿嘧啶的化学敏感性。circEXOC6B可能是结直肠癌治疗的潜在靶点。

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
circEXOC6B在结直肠癌中的表达及作用机制,以及其如何调控结直肠癌的生长和化疗敏感性。
核心机制
circEXOC6B通过结合RRAGB并干扰其与RRAGC/D形成异源二聚体,抑制mTORC1通路激活,降低HIF1A水平;同时HIF1A能够结合RRAGB启动子促进其转录,形成HIF1A-RRAGB-mTORC1正反馈环路,circEXOC6B通过拮抗该环路抑制肿瘤进展。
主要证据
体外功能实验表明circEXOC6B抑制CRC细胞增殖和克隆形成,促进5-FU诱导的凋亡;皮下移植瘤模型证实其体内抑制肿瘤生长并增强5-FU敏感性;机制实验包括RNA pull-down、MS、RIP、FISH/IF、Co-IP、ChIP和双荧光素酶报告基因实验等。
研究意义
研究揭示了HIF1A与mTORC1通路之间的串扰,并表明circEXOC6B可能是阻断结直肠癌进展的潜在治疗靶点。

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

circEXOC6B的特征鉴定及临床相关性分析

验证circEXOC6B的环状RNA特性,并分析其在CRC组织中的表达与临床病理特征及预后的关系。

通过Sanger测序、RNase R消化和放线菌素D处理验证circEXOC6B的环状结构;RT-qPCR检测78例CRC组织及癌旁组织中的表达;结合临床数据进行生存分析和Cox回归分析。

2

体外和体内功能实验评估circEXOC6B对CRC细胞生长的影响

确定circEXOC6B对CRC细胞增殖、克隆形成、细胞周期和凋亡的影响,并验证其在体内的肿瘤生长抑制作用。

使用siRNA或过表达载体改变circEXOC6B表达,通过CCK8、EdU、克隆形成、流式细胞术检测增殖和凋亡;建立皮下移植瘤模型,比较敲低与对照组的肿瘤生长。

3

鉴定circEXOC6B相互作用蛋白并验证其对RRAGB异源二聚化的干扰

寻找circEXOC6B结合的蛋白,并证明circEXOC6B通过结合RRAGB阻断其与RRAGC/D的异源二聚体形成。

通过RNA pull-down结合质谱鉴定相互作用蛋白;RIP验证RRAGB与circEXOC6B结合;FISH和IF检测共定位;构建不同长度RRAGB表达载体,通过RIP定位结合区域;Co-IP检测circEXOC6B对RRAGB-RRAGC/D异源二聚化的影响。

4

验证circEXOC6B对mTORC1通路的抑制作用

证明circEXOC6B通过干扰RRAGB异源二聚化进而抑制mTORC1通路活性。

Western blot检测过表达或敲低circEXOC6B后p-mTOR、p-S6K、HIF1A的表达;IHC检测移植瘤中p-mTOR和HIF1A;拯救实验验证RRAGB回复效应能否被circEXOC6B逆转。

5

阐明HIF1A对RRAGB的转录调控及正反馈环路的存在

证明HIF1A直接结合RRAGB启动子促进其转录,形成HIF1A-RRAGB-mTORC1正反馈环路,并验证circEXOC6B对该环路的拮抗作用。

RT-qPCR检测HIF1A和RRAGB表达相关性;ChIP实验验证HIF1A结合RRAGB启动子;双荧光素酶报告基因检测HIF1A对RRAGB启动子活性的影响;Western blot检测ML228上调HIF1A后RRAGB表达变化及circEXOC6B的抑制作用。

6

评估circEXOC6B对5-FU化疗敏感性的影响

检验circEXOC6B能否增强CRC细胞对5-FU的敏感性,并探索其机制。

体外TUNEL、Western blot检测凋亡标志物、CCK8检测增殖;体内建立皮下移植瘤,比较敲低与对照在5-FU处理下肿瘤体积和凋亡标志物变化。

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
RPMI 1640培养基GibcoC11875500BT
胎牛血清----
Lipofectamine3000转染试剂InvitrogenL3000015
5-氟尿嘧啶Shanghai Xudong Haipu Pharmaceutical Co., Ltd.H31020593
EdU细胞增殖检测试剂盒EpizymeCX003
荧光原位杂交试剂盒RiboBioC10910
抗Flag抗体ImmunowayYM3001
Alexa Fluor 488标记的山羊抗小鼠IgGZSGB-BIOZF-0512
快速银染试剂盒BeyotimeP00175
A/G琼脂糖珠SANTA Cruz BiotechnologySC-2003
PVDF膜MilliporeIPVH00010
抗RRAGB抗体Proteintech13,023-1-AP
抗mTOR抗体Proteintech66,888-1-IG
抗p-mTOR (Ser2448)抗体ImmunowayYP0176
抗S6K抗体ImmunowayYT3555
抗p-S6K (Thr389)抗体ImmunowayYP1427
抗HIF1A抗体ImmunowayYT2133
抗pro-caspase3抗体AbcamAB32150
抗cleaved-caspase3抗体ImmunowayYM3431
抗PARP抗体AbcamAB191217
抗cleaved-PARP抗体AbcamAB32064
抗β-tubulin抗体Proteintech10,094-1-AP
HRP标记的山羊抗小鼠IgGBioworldBS12478
HRP标记的山羊抗兔IgGBioworldBS13278
FDBio-Dura ECL试剂盒FDbioFD8020
SimpleChIP酶法染色质免疫沉淀试剂盒Cell Signaling Technology9003
双荧光素酶报告基因检测系统PromegaE1910
ML228MCEHY-12754
细胞周期检测试剂盒KeyGen BiotechKGA512
Annexin V-APC/PI凋亡检测试剂盒KeyGen BiotechKGA1030
一步法TUNEL细胞凋亡检测试剂盒KeyGen BiotechKGA7061
GraphPad Prism软件----
SPSS软件IBM--

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(ATCC),培养基(RPMI 1640含10% FBS),培养条件(37°C,5% CO2)
阅读提示:Methods: Cell culture
5-FU处理
5-FU浓度:SW620 5μg/ml,HCT116 1μg/ml;处理时间:24小时
阅读提示:Methods: 5-fluorouracil (5-FU) treatment in vitro and in vivo
RNA pull-down和RIP
RNA pull-down和RIP的具体步骤未详细描述,需参考先前研究(Li et al. 2021)
阅读提示:Methods: RNA pull-down, mass spectrometry (MS) and RNA binding protein immunoprecipitation (RIP)
Co-IP
抗体:anti-flag (YM3001)、anti-RRAGC (YT3992)、anti-RRAGD (YN1164);孵育条件:4°C 1小时,加A/G beads 4°C过夜
阅读提示:Methods: Coimmunoprecipitation (co-IP)
ChIP
使用SimpleChIP试剂盒,HIF1A抗体(1:200)
阅读提示:Methods: Chromatin immunoprecipitation (ChIP) and dual-luciferase reporter assay
体内实验
动物:3-4周龄雌性BALB/C裸鼠;细胞:HCT116稳定敲低circEXOC6B;肿瘤长至0.5cm时给药;5-FU剂量:20μg/g体重,腹腔注射,每周3次,共2周
阅读提示:Methods: 5-fluorouracil (5-FU) treatment in vitro and in vivo