客户文章| Arraystar环状RNA芯片助力环状RNA调控非小细胞肺癌进展新机制研究

近期,上海交通大学医学院附属仁济医院,上海市肿瘤研究所覃文新研究员和上海交通大学附属上海市胸科医院姜丽岩教授合作发表题为 circNDUFB2 inhibits non-small cell lung cancer progression via destabilizing IGF2BPs and activating anti-tumor immunity 的研究性论文。该论文应用Arraystar Human Circular RNA芯片等技术发现circNDUFB2在非小细胞肺癌 (NSCLC) 组织中下调,并与 NSCLC 恶性特征呈负相关。升高的circNDUFB2抑制 NSCLC 细胞的生长和转移。从机制上讲,circNDUFB2作为支架增强 TRIM25 IGF2BPs 之间的相互作用,这种 TRIM25/circNDUFB2/IGF2BPs 三元复合物促进 IGF2BPs 的泛素化和降解,此外,circNDUFB2还被 RIG-I 识别以激活RIG-I-MAVS信号级联并将免疫细胞募集到肿瘤微环境 (TME) 中。该研究成果在2022年发表在Nature communications(影响因子17.694)上。Arraystar Human Circular RNA Microarray 由康成生物丨数谱生物提供技术服务

    

肺癌是最常见的癌症之一,也是大多数国家癌症死亡的主要原因。非小细胞肺癌 (NSCLC) 约占肺癌病例的 85%,包括肺腺癌 (LUAD)、肺鳞状细胞癌 (LUSC) 和大细胞癌组织学亚型。尽管 NSCLC 的治疗取得了进展,但患者的总体治愈率和生存率仍然很低。有必要探索和了解NSCLC发生发展的分子机制,以改善NSCLC患者的预后。

环状 RNA (circRNA) 是一类具有共价闭合单链环构象的调节型 RNA,由外显子 (pre- mRNA )反向剪接产生。circRNAs 的表达差异和调控功能已在各种类型的癌症中得到广泛报道,这表明 circRNAs 可能是潜在的生物标志物或治疗靶点。然而,这些论文中报道的circRNA的作用机制主要集中在它们作为miRNA海绵的作用。进一步深入了解 circRNA NSCLC 中的其他作用和机制可能有助于了解 NSCLC 的发展和进展。

IGF2BPs属于进化上保守的 RNA 结合蛋白,包括IGF2BP1IGF2BP2 IGF2BP3。这三种 IGF2BP 蛋白经典结构的相似性赋予它们相似的生化功能。IGF2BPs 在胚胎组织中高表达,在成人组织中表达低,但在几种恶性肿瘤中表达增加。IGF2BPs NSCLC 中上调,并且它们的高表达预示着预后不良。IGF2BPs过表达促进肿瘤生长和转移。然而,IGF2BP蛋白的降解机制仍不清楚。

 

研究思路

Arraystar Human circular RNA芯片筛选

文章分析了3NSCLC癌和癌旁组织中circRNA的表达谱,发现109个差异表达的circRNA (其中33circRNA上调,76circRNA下调)。将下调前5circRNA扩大到52对临床样本中验证发现,hsa_circ_0007518下调最为显著,且其表达水平与NSCLC肿瘤大小、淋巴结转移、分期负相关。该circRNA母基因为NDUFB2,因此命名为circNDUFB2。

circNDUFB2功能研究

In vitro研究表明circNDUFB2过表达显著抑制了NSCLC细胞的增殖,迁移和侵袭,而circNDUFB2敲低显著促进了这些表型。In vivo实验表明circNDUFB2过表达可显著抑制NSCLC细胞的致瘤性和转移。这些数据表明circNDUFB2可能在NSCLC进展中起抑制作用。

circNDUFB2机制研究

RNA pulldownRIPCO-IP等实验证明,circNDUFB2不仅可以作为分子支架,通过形成TRIM25/circNDUFB2/IGF2BPs三元复合物促进IGF2BPs的泛素化降解,而且能够激活RIG-I-MAVS途径将免疫细胞募集到肿瘤微环境TME中,从而抑制肿瘤生长。

技术路线

 

结果展示

 

1 Arraystar Human circular RNA芯片筛选

AB聚类图和火山图显示Arraystar Human circular RNA芯片差异表达的circRNACqRT-PCR显示52NSCLC癌和癌旁样本中circNDUFB2下调

 

 

2circNDUFB2功能研究

A过表达circNDUFB2可以抑制非小细胞肺癌的增殖,敲低circNDUFB2,可以促进非小细胞肺癌的增殖。 B过表达circNDUFB2可以抑制非小细胞肺癌的侵袭。敲低circNDUFB2可以促进非小细胞肺癌的侵袭。

 

 

3circNDUFB2机制研究

ABCRNA pull down-WB实验证实circNDUFB2 IGF2BPs TRIM25蛋白形成复合体促进IGF2BPs泛素化降解;D图过表达circNDUFB2RNA-seqGOpathway分析发现circNDUFB2下游的靶基因主要富集到免疫相关的信号通路上;EWB验证circNDUFB2激活RIG-I及下游通路。

 

总结

 

 

4circNDUFB2作用机制模型

circNDUFB2来源于NDUFB2基因的外显子 2-3,通过在细胞核中反向剪接并输出到细胞质。circNDUFB2不仅通过形成TRIM25/circNDUFB2/IGF2BPs三元复合物促进IGF2BPs的泛素化降解,而且通过激活RIG-I-MAVS途径将免疫细胞募集到TME中,从而抑制肿瘤生长。

 

研究意义

该论文应用Arraystar Human Circular RNA芯片等技术发现circNDUFB2在非小细胞肺癌 (NSCLC) 组织中下调,并与 NSCLC 恶性特征呈负相关。过表达circNDUFB2抑制 NSCLC 细胞的生长和转移。从机制上讲,circNDUFB2作为支架增强 TRIM25 IGF2BPs 之间的相互作用,IGF2BPs 是肿瘤进展和转移的正调节剂。这种 TRIM25/circNDUFB2/IGF2BPs 三元复合物促进 IGF2BPs 的泛素化和降解,这种效应通过 circNDUFB2 m 6 A修饰得到增强此外,circNDUFB2还被 RIG-I 识别以激活RIG-I-MAVS信号级联并将免疫细胞募集到肿瘤微环境 (TME) 中。因此,文章数据提供了证据,表明circNDUFB2通过调节蛋白质泛素化和降解以及细胞免疫反应参与了 NSCLC 进展过程中 IGF2BPs 的降解和抗肿瘤免疫的激活。

 

原文出处

https://www.nature.com/articles/s41467-020-20527-z

 

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