miRNAs是一類長約22nt的單鏈小RNA,已經成為多種疾病的關鍵調控分子。大量研究表明miRNA參與調節生物體內分子過程以及各種疾病的發生過程,但針對m6A甲基化修飾是否會對miRNA調節疾病相關過程產生影響的研究卻微乎其微。為了解答這一問題,云序客戶通過高通量測序以及多種分子機制研究手段對m6A影響miRNA分子機制的研究進行了揭示,并且在oncogene上發表了相應的研究成果(Deoxycholic acid modulates the progression of gallbladder cancer through N6-methyladenosine-dependent microRNA maturation),本文結合本文結合meRIP, miRNA-seq,qPCR等多種技術,揭示了脫氧膽酸可能在膽囊*中發揮作用,為膽囊*提供了一種新的診治策略。
發表期刊:Oncogene
影響因子:8.756
實驗方法: miRNA-seq ,m6A-meRIP-qPCR,雙熒光素酶實驗
文章鏈接:Deoxycholic acid modulates the progression of gallbladder cancer through N6-methyladenosine-dependent microRNA maturation
研究內容
(1) 人GBC標本中血清DCA水平分析
越來越多的證據表明,BA穩態的失衡是疾病的主要特征,因此作者對正常人和GBC患者的血清進行BAs檢測,結果發現,與正常個體不同,GBC患者中大多數血清BA水平明顯升高(圖1a),這表明BAs穩態被明顯破壞,并可能影響疾病的發生和進展。與之相反,DCA(一種繼發性游離性BA)被發現在GBC患者中明顯降低。此外,與GBC相比,膽囊腺瘤(GA)是一種侵襲性較弱的膽囊疾病,其血清中DCA水平較高(圖1b),表明DCA下調水平依賴于*癥表型。這些發現顯示DCA可能是一種新的GBC診斷生物標志物。
為了探討使用血清DCA作為GBC患者診斷生物標志物的可能性,作者評估了受試者工作特征(ROC)曲線。作者發現血清DCA水平的ROC曲線下面積為0.87,高于CA19-9(常規診斷生物標志物)的ROC曲線0.71。此外,血清DCA水平越低,GBC越具有侵襲性,表現為**塊更大且Ki-67表達更強(圖1d, e)。因此,血清DCA水平可能是GBC的潛在診斷生物標志物。
并且,DCA水平下降的GBC患者總體生存率較差。此外,單因素回歸分析顯示,GBC患者的肝臟侵襲性、**大小、TNM分期、遠程轉移、淋巴結轉移、T分類和血清DCA水平均與生存期密切相關(圖1g)。多因素回歸分析顯示DCA可作為GBC患者預后診斷分子標志物。綜上研究結果顯示,DCA在GBC患者中表達下調,且與不良臨床結果相關,可將DCA確定為GBC的潛在生物標志物。
(2) DCA在GBC細胞中具有抑瘤作用
近期研究表明,BAs在某些**中積累可減緩**增殖說明BAs可能具有抑*作用。由于膽囊BAs與血清BAs密切相關,作者測定了DCA在膽囊的濃度范圍。然后,作者測定了三種人GBC細胞株中DCA濃度范圍在nM到 μM范圍內的細胞存活率,發現三種GBC細胞的細胞活力在μM范圍內均受到影響。為確定DCA是否對GBC發展產生影響,作者在體外通過不同濃度的DCA對NOZ和GBC- SD兩種人GBC細胞系的生物學行為進行了評估。DCA處理明顯降低GBC細胞活力,且呈劑量依賴性(圖2a)。接下來,作者研究了DCA是否影響GBC細胞的增殖。增殖實驗結果顯示,DCA處理明顯減少NOZ和GBC- SD細胞的增殖(圖2b),說明DCA可能減緩GBC**細胞的生長。集落形成試驗表明,DCA處理后,NOZ和GBC-SD細胞的集落數量明顯減少(圖2c)。作者進一步研究了DCA對裸鼠GBC移植瘤生長的影響。通過皮下注射GBC*細胞給小鼠,然后喂食含有0.1% DCA的飲食或等量的載體。與對照組(vehicle)相比,DCA**組**生長速率(圖2d, e)和**重量(圖2f)均明顯降低。此外,Ki-67免疫染色對來自不同小鼠的**的組織病理學分析顯示,DCA**組的增殖率低于對照組(圖2 g)。綜上所述,體內外實驗結果表明,DCA對GBC具有抑瘤作用。
(3) DCA降低GBC細胞中miR-92b-3p的表達
作為一種非編碼RNA,miRNAs已經成為*癥的關鍵調控分子。作者進行了高通量miRNA-seq檢測,發現DCA處理的NOZ細胞中有26個miRNA的表達與vehicle處理的相比存在明顯差異。分析結果顯示,在DCA處理后,17個miRNA下調,更小的miRNA被上調(圖3a)。對上述處理的NOZ和GBC-SD細胞進行PCR (qPCR)分析顯示在下調的miRNA中,下調較明顯的是miR-92-3p 。此外,GBC細胞中miR-92b-3p的表達也受DCA劑量依賴性的減少(圖3c)。為了進一步探究miR-92b-3p在GBC細胞中的作用,作者建立了穩定過表達miR-92b-3p的NOZ和GBC- SD細胞系,發現miR-92b-3p明顯增強了細胞的增殖。miR-92b-3p的異位表達部分減弱了DCA介導的**生長減緩。此外,作者也分析了miR-92b-3p在手術切除旁組織和GBC組織標本中的表達水平,發現miR-92b-3p在組織中的表達高于旁組織。這些結果顯示miR-92b-3p可能參與了疾病進展的不同階段,并可能導致較差的臨床結果。
為了驗證該項假設,作者通過數據庫研究miR-92b-3p的表達是否與GBC的預后密切相關。然而,在TCGA中沒有發現miRNA表達與GBC存活時間的關系,可能是由于樣本量小。但作者也發現,miR-92b-3p的高表達與較短的生存時間明顯相關。因此,作者測量了miR-92b-3p在GBC組織樣本中的表達,結果顯示過表達miR-92b-3p的GBC患者總生存時間較低表達miR-92b-3p的患者短。這些數據表明,miR-92b-3p是GBC的一種新的致*因子,DCA可能通過控制GBC細胞中miR-92b-3p的表達而發揮減少因子的作用。
(4) MiR-92b-3p作用于PTEN降低PI3K/AKT信號
為了探究潛在的miR-92b-3p靶基因,維恩圖結果顯示磷酸酶和緊張素同源基因(PTEN)可能是潛在的候選基因。為了進一步驗證,作者使用含有miR-92b-3p 的PTEN 3’-UTR片段的載體進行了雙熒光素酶實驗。與對照組相比,miR-92b-3p對含有PTEN 3’-UTR的載體的熒光素酶活性表現出劑量依賴性減少NOZ和GBC-SD細胞。然而,在含有突變PTEN 3’-UTR的載體中,miR -92b-3p結合位點發生突變,熒光素酶報告基因的活性未受影響。此外,在NOZ和GBC-SD細胞中,過表達miR-92b-3p會降低PTEN mRNA水平,而敲除miR-92b-3p則會提高PTEN mRNA水平。作者使用AGO2的抗體進行了RNA免疫沉淀(RIP),然后進行qRT-PCR,發現miR-92b-3p和過表達miR-92b-3p的NOZ細胞和GBC-SD細胞的miRNA-RISC復合物中,PTEN mRNA富集。綜上所述,這些結果表明PTEN是miR-92b-3p靶向基因。
為了進一步確定miR-92b-3p在GBC細胞中的生物學作用,作者使用NOZ細胞敲低了miR-92b-3p進行了整體RNA表達分析。PI3K/AKT通路在基因集富集分析圖中富集。接下來,通過免疫印跡法測定miR-92b-3p對PI3K/AKT信號通路的影響。敲低miR-92b-3p后p-AKT (Ser473)、p-70S6K (Thr389)和p-eIF4EBP1(phospho T37)的蛋白水平明顯降低,而在NOZ和GBC-SD細胞中過表達miR-92b-3p則明顯升高。這些數據表明,miR-92b-3p通過減少PTEN的表達,作為PI3K/AKT信號的上游因子。此外,DCA處理GBC細胞后下調了miR-92b-3p的表達,PTEN mRNA和蛋白水平明顯升高。與上述研究結果一致,DCA處理明顯降低了NOZ和GBC-SD細胞的PI3K/AKT信號通路。綜上所述,這些結果表明,在膽囊*中,miR-92b-3p下調可通過上調PTEN來減少致*PI3K/AKT信號。
(5) 特定位點的m6A修飾與pri-miR-92b的DCA轉錄降低相關
有報道稱甲基化會影響miRNA成熟,因此研究DCA處理是否會改變pri-miR-92b的甲基化水平也十分關鍵。首先,作者通過對pri-miR-92b序列進行分析,發現了一個m6A位點。隨后通過使用meRIP-qPCR研究了DCA處理是否介導了GBC細胞中pri-miR-92b的m6A水平。后續qRT-PCR結果顯示在處理后的細胞中,pri-miR-92b的m6A水平明顯降低。此外,下調METTL3消除了DCA處理介導的pri-miR-92b m6A甲基化的改變,揭示了DCA介導的pri-miR-92b的甲基化主要依賴于METTL3。接下來,作者評估了pri-miR-92b、pre-miR-92b和miR-92b-3p在NOZ和GBC-SD細胞中表達水平。發現,DCA處理的細胞中pri-miR-92b的水平明顯高于對照組細胞;相反,DCA處理后,pre-mir-92b和miR-92b-3p水平降低。為了驗證甲基化調節miR-92b-3p的成熟,作者進行了體外RNA處理實驗。在體外,pri-miR-92b與過表達miRNA加工酶DROSHA和DGCR8的HEK293T細胞共孵育。與未甲基化的對應物相比甲基化修飾的pri-miR-92b轉化為pre-miR-92b和miR-92b-3p的效率更高。符合pri-miR-92b的成熟與甲基化相關的推測,當pri-miR-92b中的METTL3-催化基序突變時,pri-miR-92b向成熟形態的轉化速度明顯降低。因為miR-92b-3p影響GBC細胞系的增殖,pri-miR-92b的甲基化可能與GBC的進展密切相關。接下來,meRIP-qPCR檢測在GBC組織和鄰近正常組織樣本中pri-miR-92b的甲基化水平。結果顯示,GBC組織中pri-miR-92b的甲基化程度明顯高于鄰近的正常組織標本。綜上所述,這些體外和體內結果證明了DCA通過引起在GBC細胞中的甲基化位點特異性m6A的減少而減緩miR-92b-3p的成熟。
(6) DCA通過與METTL3結合來破壞METTL3 -METTL14- WTAP復合物
然后作者研究了DCA調節pri-miR-92b的m6A修飾分子機制。越來越多的證據表明METTL3-METTL14-WTAP復合物在在哺乳動物核RNA的m6A沉積中起著關鍵作用,因此作者研究了DCA對這三個基因表達的影響。然而,包括METTL3在內的這些基因的mRNA和蛋白質水平沒有變化,DCA處理GBC細胞時,觀察到METTL14和WTAP,說明DCA可能是通過破壞METTL3-METTL14-WTAP復合物發揮作用。作者認為DCA可以直接綁定到一個組件上從而干擾復合物的形成。為了證實這一點,作者進行了兩種生化分析。通過藥物親和反應靶穩定性(DARTS)檢測,發現METTL3蛋白與DCA在體外直接結合,在NOZ和GBC-SD細胞中均以劑量依賴的方式通過蛋白酶減少其降解。為了進一步驗證這一假設,作者進行了免疫共沉淀實驗。如預期的那樣,在沒有DCA處理下METTL3與METTL14和WTAP形成絡合物;相反,DCA處理后觀察到METTL3與METTL14和WTAP不能形成復合物。這些結果支持了DCA通過與METTL3結合破壞METTL3-METTL14-WTAP復合物從而導致pri-mir-92 b甲基化水平下降從而影響miR-92b-3p成熟。
(7) DCA通過下調miR-92b-3p表達減緩GBC生長
為了進一步探究miR-92b-3p在GBC中的關鍵作用,作者在裸鼠皮下接種了體外表達的miR-92b-3p或空載的NOZ細胞,然后給裸鼠喂食含有DCA的食物或等量的載體。與空載體相比,過表達miR-92b-3p提高了細胞的增殖能力,而DCA處理可以提高細胞的增殖能力明顯減弱miR-92b-3p介導的**生長。同樣,免疫組化法測定Ki-67、p-AKT (Ser473)、p-70S6K (Thr389)和peIF4EBP1 (phospho T37)發現在DCA處理后增殖率明顯降低,AKT信號通路水平明顯降低;在GBC中,miR-92b-3p過表達通過靶向PTEN部分挽救了DCA誘導的生長減緩。接下來,作者評估了血清DCA水平與GBC組織標本中miR-92b-3p水平的相關性。結果顯示,血清DCA水平與GBC組織標本中miR-92b-3p水平呈負相關??紤]到miR-92b-3p靶向PTEN降低AKT信號通路,作者測量了GBC組織樣本中PTEN、p-AKT (Ser473)、p-70S6K (Thr389)和p-eIF4EBP1 (phospho T37)蛋白水平。發現除PTEN外,其余蛋白均與GBC中DCA水平呈負相關,而GBC中DCA水平較低。綜上所述,這些結果表明,在GBC組織中存在DCA-miR-92b-3p-PTEN-PI3K/AKT調控軸,這可能為GBC提供了一種新的診治策略。
云序生物m6A修飾研究五大模塊
01 m6A RNA修飾測序
m6A RNA修飾測序(m6A-seq)
對m6A RNA甲基化,目前流行的檢測手段為m6A-Seq技術,適用于m6A RNA甲基化譜研究,快速篩選m6A RNA甲基化靶基因。云序可提供mRNA和多種非編碼RNA的m6A測序:
√ m6A 全轉錄組測序(涵蓋mRNA,LncRNA,circRNA)
√ m6A LncRNA測序(涵蓋LncRNA和mRNA)
√ m6A Pri-miRNA測序(涵蓋Pri-miRNA和mRNA)
√ m6A mRNA測序
√ m6A miRNA測序
02 檢測整體m6A RNA修飾水平
LC-MS/MS檢測整體RNA修飾水平
準確高效,可以實現一次檢測,9類修飾水平檢測,一步到位。
比色法
快速檢測m6A整體甲基化水平
03 m6A RNA修飾上游酶的篩選
m6A RNA修飾相關酶PCR芯片
尋找上游直接調控m6A RNA甲基化的甲基轉移酶。
04 m6A RNA修飾靶基因驗證
meRIP-qPCR
云序提供各類不同修飾的meRIP-qPCR服務,可針對mRNA,lncRNA,環狀RNA等不同類型的RNA分子進行檢測,低通量驗證RNA修飾靶基因表達水平。
05機制互作研究
5.1 RIP-seq/qPCR
篩選或驗證RNA修飾直接靶點,研究RNA修飾靶基因的調控機制。
5.2 RNA pull down -MS/WB
篩選或驗證目標RNA互作基因或蛋白,研究相應的分子調控機制。
5.3 雙熒光素酶實驗
驗證兩基因互作,研究相應的分子調控機制。
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