天冬氨酸酰基转移酶通过阻断LYN激活抑制前列腺癌进展

Aspartoacylase suppresses prostate cancer progression by blocking LYN activation

作者信息Hong Weng, Kang-Ping Xiong, Wang Wang, Kai-Yu Qian, Shuai Yuan, Gang Wang, Fang Yu, Jun Luo, Meng-Xin Lu, Zhong-Hua Yang, Tao Liu, Xing Huang, Hang Zheng, Xing-Huan Wang
PMID37271807
发布时间2023-06-05
DOI10.1186/s40779-023-00460-0

实验完整度

包含临床样本分析、体外细胞功能实验、体内异种移植模型及分子机制验证,符合高完整度标准。

主要模型

PC-3人前列腺癌细胞系 DU145人前列腺癌细胞系 BALB/c裸鼠皮下异种移植模型 BALB/c裸鼠原位异种移植模型

重点核对

PC-3和DU145细胞系,培养于DMEM或RPMI-1640培养基,添加10% FBS和1%青霉素-链霉素 ASPA过表达和敲低通过慢病毒转导实现,使用8 μg/mL polybrene和2 μg/mL puromycin筛选 JNK抑制剂JNK-IN-8处理浓度为1和2 μmol/L,LYN抑制剂bafetinib处理浓度为5 μmol/L 体内实验使用5-6周龄雄性BALB/c裸鼠,皮下接种5×10^6个细胞,原位注射1×10^6个细胞 统计分析使用Student's t检验和单因素方差分析,P<0.05为显著性阈值

摘要

背景:在全球范围内,尽管前列腺癌是男性中第二常见的恶性肿瘤,但其发病机制的确切分子机制仍不清楚。因此,阐明控制疾病进展的关键分子调节因子可能极大地促进新治疗策略的建立,最终推进前列腺癌的管理。方法:自2017年1月至2021年12月,在武汉大学中南医院共收集49例前列腺癌组织和43例癌旁正常组织。采用先进的转录组学方法鉴定前列腺癌中差异表达的mRNA。使用实时定量PCR和Western blotting技术全面评估了天冬氨酸酰基转移酶在前列腺癌中的表达。为了阐明ASPA在前列腺癌细胞增殖和转移中的抑制作用,进行了一系列体外和体内实验,包括原位和荷瘤小鼠模型(每组n=8)。采用Western blotting、荧光素酶报告基因实验、免疫沉淀实验、质谱、谷胱甘肽S-转移酶pull-down实验和拯救实验等联合实验方法,研究ASPA在前列腺癌中作用的潜在分子机制。采用Student's t检验评估两组之间的统计学显著性,而采用单因素方差分析进行两组以上的比较。双侧P值小于0.05被认为具有统计学意义。结果:ASPA被鉴定为前列腺癌进展的新型抑制因子。ASPA在前列腺癌组织样本中的表达显著下调,其表达降低与患者预后独立相关(HR=0.60,95% CI 0.40–0.92,P=0.018)。我们的实验表明,调节ASPA活性,无论是通过功能获得还是功能丧失,分别导致前列腺癌细胞增殖、迁移和侵袭的抑制或增强。ASPA在前列腺癌中的抑制作用在原位和荷瘤小鼠模型中进一步得到证实。机制上,ASPA被证明直接与LYN相互作用,并以不依赖酶活性的方式抑制LYN及其下游靶标JNK1/2和C-Jun的磷酸化。重要的是,bafetinib对LYN激活的抑制作用在体外和体内模型中均消除了ASPA敲低对前列腺癌进展的促进作用。此外,我们在临床前列腺癌样本中观察到ASPA表达与LYN活性之间的负相关关系,提示ASPA在调节LYN信号传导中具有潜在调控作用。结论:我们的研究结果为ASPA在前列腺癌中的肿瘤抑制功能提供了新的见解,并强调其作为该恶性肿瘤预后生物标志物和治疗靶点的潜力。

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
ASPA在前列腺癌进展中的表达、功能及分子机制如何?
核心机制
ASPA通过直接与LYN相互作用,抑制LYN的磷酸化及其下游JNK1/2和C-Jun的磷酸化,从而阻断AP-1信号通路,抑制前列腺癌进展,这一过程不依赖ASPA的酶活性。
主要证据
在PC-3和DU145细胞中,ASPA过表达抑制增殖、迁移和侵袭,而敲低则促进这些过程;在原位和皮下异种移植模型中验证了ASPA的抑制作用;通过质谱、Co-IP、GST pull-down等证实ASPA与LYN的直接结合及对LYN磷酸化的抑制;在临床样本中观察到ASPA表达与LYN活性呈负相关。
研究意义
ASPA可作为前列腺癌的潜在预后生物标志物,其与LYN的相互作用提供了新的治疗靶点,尤其是对于ASPA低表达和LYN高活性的患者。

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

临床样本中ASPA表达分析

检测ASPA在前列腺癌组织与正常组织中的表达差异及其与临床病理特征和预后的关联。

利用RNA-seq、RT-qPCR、Western blotting和IHC检测49例PCa和43例癌旁正常组织中的ASPA表达,分析其与T分期、N分期、Gleason评分及生化复发的关系。

2

体外功能实验:ASPA过表达和敲低对细胞增殖、迁移和侵袭的影响

确定ASPA在前列腺癌细胞中的功能作用。

通过慢病毒转染在PC-3和DU145细胞中过表达或敲低ASPA,使用CCK-8、EdU、集落形成和Transwell实验检测细胞增殖、迁移和侵袭能力,并检测相关基因和蛋白表达。

3

体内实验:异种移植模型验证ASPA的抑瘤作用

在体内验证ASPA对前列腺癌肿瘤生长的抑制作用。

建立皮下和原位异种移植模型,注射PC-3细胞(ASPA过表达或敲低),测量肿瘤体积和重量,并通过IHC、RT-qPCR和Western blotting分析肿瘤组织中的增殖和EMT标志物。

4

机制研究:ASPA对JNK/AP-1信号通路的影响

阐明ASPA抑制前列腺癌进展的分子机制。

通过荧光素酶报告基因、GSEA、Western blotting检测ASPA过表达或敲低对AP-1转录活性和JNK1/2、C-Jun磷酸化的影响,并使用JNK抑制剂JNK-IN-8和C-Jun过表达进行功能回复实验。

5

机制研究:ASPA与LYN的直接相互作用

验证ASPA与LYN的直接结合及其对LYN活性的影响。

通过质谱鉴定ASPA相互作用蛋白,Co-IP、GST pull-down和免疫荧光验证ASPA与LYN的结合,并检测ASPA对LYN磷酸化的影响。

6

功能回复实验:LYN抑制剂或过表达对ASPA效应的影响

验证LYN介导ASPA的功能,并确定ASPA的保护作用是否依赖于LYN抑制。

在ASPA过表达或敲低的细胞中,通过LYN过表达或bafetinib处理,检测LYN、JNK和C-Jun的磷酸化水平及细胞增殖、迁移能力,并在体内验证bafetinib的效果。

7

酶活性非依赖验证

确定ASPA抑制前列腺癌的机制是否依赖于其经典酶活性。

构建ASPA E178D突变体(破坏酶活性),检测其与LYN的相互作用、对LYN/JNK/C-Jun磷酸化的影响以及对细胞增殖、迁移的影响。

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GibcoSH30022.01
RPMI-1640培养基GibcoC11875500BT
胎牛血清GibcoA3160802
青霉素-链霉素Gibco15140-122
聚乙烯亚胺Polysciences23966-1
JNK抑制剂JNK-IN-8MCEHY-13319
巴非替尼MCEHY-50868
CCK-8试剂BimakeB34304
96孔板Thermo Fisher Scientific167008
结晶紫--548-62-9
Hoechst 33342染料----
Operetta CLS高内涵成像系统PerkinElmer--
Corning Transwell渗透支持物CorningREF 3421
基质胶Corning354248
TRIzol试剂Invitrogen--
SYBR Green PCR预混液Roche04887352001
LightCycler 480系统Roche--
RIPA裂解液--04693132001
蛋白酶抑制剂混合物Roche04693132001
磷酸酶抑制剂Roche4906837001
Qsonica超声破碎系统----
BCA蛋白检测试剂盒Thermo Fisher Scientific--
PVDF膜Millipore--
ECL Western blotting底物试剂盒Thermo Fisher Scientific--
ChemiDoc MP成像系统Bio-Rad--
蛋白G琼脂糖珠----
谷胱甘肽-琼脂糖4B珠----
双荧光素酶报告基因检测试剂盒PromegaE1910
Lipofectamine 2000转染试剂Thermo Fisher Scientific11668030
GloMax 20/20发光检测仪Promega--
Acclaim PepMap100捕集柱Thermo Fisher Scientific--
C18反相分析柱Thermo Fisher Scientific--
Q-Exactive质谱仪Thermo Fisher Scientific--
Easy nLC系统Proxeon Biosystems--
巴非替尼TopscienceCAS859212-16-1
玉米油----
PV-9001检测试剂盒ZSGB-Bio--
牛血清白蛋白BomeiNA8692
抗Ki67抗体ServicebioGB13030-M-2
DAB显色液ZSGB-BioZLI-9018
苏木素ServicebioG1004
ECLIPSE 80i光学显微镜Nikon--
抗ASPA抗体Proteintech13244-1-AP
抗ASPA抗体Proteintech13244-1-AP
抗PCNA抗体Proteintech10205-2-AP
抗Cyclin D1抗体GeneTexGTX16663
抗N-钙粘蛋白抗体ABclonalA3045
抗E-钙粘蛋白抗体ABclonalA11492
抗MMP9抗体ABclonalA0289
抗Ki67抗体Santa Cruz Biotechnologysc-7846
抗p-C-Jun (Ser73)抗体Cell Signaling Technology3270
抗C-Jun抗体Cell Signaling Technology9165
抗p-C-Fos (Ser32)抗体Cell Signaling Technology5348
抗C-Fos抗体Cell Signaling Technology2250
抗p-JNK (Thr183/Tyr185)抗体Cell Signaling Technology4668
抗JNK抗体Cell Signaling Technology9252
抗p-P38 (Thr180/Tyr182)抗体Cell Signaling Technology4511
抗P38抗体ABclonalA14401
抗p-ERK1/2 (Thr202/Tyr204)抗体Cell Signaling Technology4370
抗ERK1/2抗体Cell Signaling Technology4695
抗p-LYN (Y396)抗体ABclonalAP1050
抗LYN抗体ABclonalA2093
抗β-肌动蛋白抗体ABclonalAC026
抗HA抗体MBL InternationalM180-3
抗Flag抗体MBL InternationalM185-3LL

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
临床样本分析
前列腺癌组织和癌旁正常组织的样本量、配对状态、收集时间;RNA-seq、Western blotting、IHC分别的样本量;患者临床病理特征(分期、Gleason评分)
阅读提示:Methods ‘Human tissue specimens’ 和 Results ‘ASPA is down-regulated in PCa’
细胞培养与处理
细胞系(PC-3、DU145、HEK293T)的来源;培养基类型和添加物(FBS浓度、青霉素-链霉素浓度);培养条件(37°C、5% CO2);转染试剂和方法;药物处理浓度(JNK-IN-8: 1和2 μmol/L;bafetinib: 5 μmol/L)
阅读提示:Methods ‘Cell cultures and treatments’
基因操作
过表达和敲低载体(pcDNA5、pLKO.1);转染用的包装质粒(pMD2.G, psPAX2);转导条件(polybrene浓度、puromycin浓度);敲低序列(shASPA-1, -2, -3)
阅读提示:Methods ‘Plasmid constructs and lentivirus transduction’
体外功能实验
CCK-8实验的细胞密度(3000/孔)和检测时间点(1-5天);EdU实验的细胞数(1×10^5)和图像采集字段数(7个);集落形成实验的细胞密度(2000/孔)、培养时间(14天)和染色方法(0.1%结晶紫);Transwell实验的细胞数(5×10^4)、孔径(8.0 μm)、迁移/侵袭时间(24小时)和计数视野数(8个)
阅读提示:Methods ‘Cell counting kit 8 (CCK-8) assays’, ‘Colony formation assays’, ‘5-Ethynyl-2’-deoxyuridine (EdU) incorporation assays’, ‘Transwell assays’
分子互作与检测
免疫沉淀实验的抗体(anti-Flag, anti-HA)、细胞裂解条件;GST pull-down的GST融合蛋白和谷胱甘肽-琼脂糖珠;Western blotting的抗体稀释度、封闭和显影条件;RT-qPCR的引物序列和参考基因(ACTB)
阅读提示:Methods ‘Western blotting’, ‘Immunoprecipitation (IP) assay’, ‘Glutathione S-transferase (GST) pull-down assays’, ‘Quantitative reverse transcription PCR (RT-qPCR)’
动物实验
小鼠品系(BALB/c nude)、年龄(5-6周)、性别(雄性)、每组数量(n=8);皮下接种细胞数(5×10^6)和体积(200 μL);原位注射细胞数(1×10^6)和体积(30 μL);肿瘤生长观察时间(皮下32天,原位30天);bafetinib剂量(20 mg/kg)、给药方式(口服灌胃)、给药时长(13天)
阅读提示:Methods ‘Animal models’