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摩尔癌症研究。2022年7月6日;20(7): 1047–1060.
2022年3月29日在线发布。 数字对象标识:10.1158/1541-7786.MCR-21-0477
预防性维修识别码:PMC9381113号
PMID:35348747

前列腺癌雄激素受体和OGT下游VPRBP对p53激活的抑制作用

关联数据

补充资料

摘要

雄激素受体(AR)是前列腺癌发生和发展的主要驱动因素。O-GlcNAc转移酶(OGT)是一种催化UDP-N-乙酰氨基葡萄糖(UDP-GlcNAc)与蛋白质的丝氨酸和苏氨酸残基共价加成的酶,通常在前列腺癌中高表达,其表达与高Gleason评分相关。在本研究中,我们确定了一种AR和OGT协同调节因子,即Vpr(HIV-1)结合蛋白(VPRBP),也称为DDB1和CUL4相关因子1(DCAF1)。我们发现VPRBP在转录水平上受AR调节,在蛋白水平上受OGT稳定。前列腺癌细胞中VPRBP的敲除导致细胞增殖、p53稳定、核仁分裂和p53向染色质的募集显著减少。在人类前列腺肿瘤样本中,VPRBP蛋白过度表达与AR扩增、OGT过度表达、术后生化进展时间较短以及临床预后较差相关。在临床转录组数据中,VPRBP表达与AR呈正相关,也与AR活性基因特征呈正相关。

启示:

总之,我们已经证明VPRBP/DCAF1在AR和OGT的影响下通过抑制p53激活来促进前列腺癌细胞增殖。

介绍

AR活性在局限性前列腺癌的发展中起着重要作用,也在维持治疗耐药的转移性疾病中起到重要作用(1). 因此,全面了解前列腺癌发生过程中AR信号机制有助于开发新的治疗方法。研究表明,糖基化是前列腺癌细胞中雄激素调节的关键过程(2). AR激活已被证明可以增强前列腺癌细胞系中己糖生物合成途径(HBP)的流量()这导致UDP-N-乙酰氨基葡萄糖的生物利用度增加,UDP-N-乙撑氨基葡萄糖是O-GlcNA酰化以及N-连接和O-连接糖基化的底物(4). O-GlcNAcylation是一种高度动态且通常是短暂的翻译后修饰(PTM),与邻近的非恶性组织相比,在前列腺癌组织中特异性增加(5). 该PTM由两种酶调节,OGT催化UDP-N-乙酰氨基葡萄糖共价加成细胞质、核和线粒体蛋白质的丝氨酸和苏氨酸残基,以及O-GlcNAc酶(OGA)去除O-GlcNA部分(6). OGT被认为是一种代谢变阻器,在包括前列腺癌在内的许多癌症中其表达升高,O-GlcNAc水平升高与患者预后不良有关(7, 8). 经历这种PTM的蛋白质越来越多,包括一些关键转录因子,如c-Myc(9)和p53(10).

Itkonen及其同事进行的染色质免疫沉淀测序(ChIP-seq)研究表明,O-GlcNAc染色质标记通过使用快速抑制剂OSMI2抑制OGT活性而迅速减少(11)前列腺癌细胞中。该分析显示,大多数O-GlcNAc峰是启动子相关的,与DNase超敏区和活性染色质标记有95%以上的重叠。我们实验室和其他实验室的独立AR ChIP-seq研究表明,大多数AR结合位点是远端基因间和内含子(12). 与显示Forkhead家族转录因子(如FOXA1)显著富集的AR位点相比,基因组全基序共富集显示出完全不同的O-GlcNAc位点富集模式(主要是c-Myc和ETS转录因子)(12). 尽管存在这些差异,我们知道AR和OGT都有助于前列腺癌的进展。为了更好地了解OGT和AR在前列腺癌中的相互作用,我们重新分析了AR和O-GlcNAc ChIP-seq数据,重点是启动子近端位点,并确定了少量重叠位点和相关基因。其中,我们重点关注VPRBP,也称为DCAF1,它被认为是细胞周期和细胞增殖的调节器(13, 14). VPRBP是cullin 4A环E3泛素连接酶(CRL4A)复合物以及单独的HECT型EDD/UBR5 E3连接酶的底物识别成分(15). 在本研究中,我们发现VPRBP是一种新的AR靶点,也是一种OGT调节蛋白。敲除VPRBP导致前列腺癌细胞增殖显著降低。我们继续证明VPRBP下调了p53的稳定性和活性,这在一定程度上是通过维持核仁的完整性。组织芯片研究显示VPRBP表达与AR/OGT表达呈正相关,与PSA无复发生存率呈负相关。此外,TCGA数据集中VPRBP的表达与AR表达和AR活性基因特征子集呈正相关,与p53通路呈负相关。我们的结论是,VPRBP通过破坏p53检查点激活,充当AR和OGT介导的前列腺癌细胞增殖的一个新的下游效应器。

材料和方法

试剂和耗材

合成雄激素、R1881和二氢睾酮均来自Sigma-Aldrich。OGT抑制剂OSMI2和OSMI3由Suzanne Walker教授(马萨诸塞州波士顿哈佛医学院)提供。16%甲醛(F017/3)购自TAAB实验室。iDeal ChIP-seq转录因子试剂盒(C01010170)来自Diagenode。B32B3(SML1419)和环己酰亚胺(C4859)购自Sigma-Aldrich。抗体详情见补充表S1。Lipofectamine RNAiMAX转染试剂(13778075)、NE-PER核和细胞质提取试剂(78835)、Click-IT O-GlcNAc酶标记系统(C33368号)Click-IT生物素蛋白分析检测试剂盒(33372)和高容量链霉亲和素琼脂糖树脂(20357)均来自赛默飞世尔科技公司。蛋白质A sepharose珠(ab193256)和蛋白质G sepharosebeads(ab193259)来自Abcam。

细胞系

LNCaP和22Rv1细胞从ATCC购买,并在37°C和5%CO的湿化培养箱中在含有10%FBS和1%铅笔-链霉素的RPMI中培养2从ATCC中获得VCaP细胞,并在37°C和5%CO的湿化培养箱中,在含有10%FBS和1%铅笔-链霉素的DMEM中培养2细胞通过ATCC使用短串联重复序列(STR)分析进行鉴定。TP53 CRISPR敲除的LNCaP细胞由Peter Nelson博士(华盛顿州西雅图弗雷德·哈钦森癌症研究中心)提供,并通过测序和核型鉴定。对所有细胞进行常规测试支原体使用MycoAlert控制集进行污染(Lonza;LT07–518)。

ChIP分析

按照制造商的说明进行ChIP分析(详见补充材料和方法)。ChIP-qPCR引物来自Eurofins基因组学和补充表S2中列出的序列。

实时qPCR

细胞在Qiazol中进行裂解,并使用Qiagen-miRNeasy迷你试剂盒(目录号217004)分离RNA。转录因子第一链cDNA合成试剂盒(目录号04897030001,罗氏生命科学)用于cDNA制备。SYBR Green 1 Master(目录号4887352001,Roche Life Science)用于通过实时PCR(qPCR)比较罗氏LightCycler 480 Instrument II中VPRBP、OGT、CAMKK2、UAP1、COPS3、p53和p21的基因表达变化。采用人大型核糖体蛋白(RPLPO)作为内部对照。qPCR引物购自Sigma(KiCqStart预先设计)或Eurofins基因组学。补充表S3和S4分别提供了底漆的详细信息。

siRNA转染

将LNCaP细胞接种到6孔板上进行siRNA敲除。第二天,根据制造商的说明,在OPTI-MEM中使用Lipofectamine RNAiMAX转染试剂,以30 pmol siRNA/well进行正向转染。隔夜培养后,将培养基更换为含有10%FBS和抗生素的RPMI。针对每个感兴趣的靶点使用两个单独的siRNA。所使用的siRNA为OGT si1、OGT si2、DCAF1 si1、DCAF1 si2和Silencer Select阴性对照No.1 siRNA(详细信息见补充表S5)。对于涉及雄激素治疗的研究,在用1 nmol/L R1881刺激24小时之前,将培养基改为雄激素缺乏的木炭处理培养基3天。在转染后的给定天数后对细胞进行裂解,以通过Western blot或qPCR进行分析。

蛋白质印迹分析

细胞在含有蛋白酶抑制剂混合物(罗氏)和PhosSTOP(西格玛)的RIPA缓冲液(西格马)中进行裂解;使用Bradford试剂(Bio-Rad)和30µg裂解液估计蛋白质浓度,并使用预制的4%–12%NuPage迷你凝胶进行电泳(生命科技)。然后将分解的蛋白质转移到聚偏二氟乙烯膜上,用5%脱脂奶粉封闭,并在4°C下用相应的一级抗体隔夜探测。三次洗涤后,用辣根过氧化物酶(HRP)结合二级抗体探测印迹,并在Syngene G盒中用增强化学发光检测免疫反应性。

环己酰亚胺追踪试验

用OGT si1或阴性对照1号siRNA转染LNCaP细胞。在指定的时间点用50µg/mL环己酰亚胺处理细胞,并在转染开始后72小时收集裂解液进行Western blot分析。

免疫沉淀

简单地说,LNCaP细胞在IP裂解缓冲液(10 mmol/L Tris-Cl pH7.5、140 mmol/LNaCl、1 mmol/LEDTA、1%Triton X-100、0.1%脱氧胆酸钠、0.1%十二烷基硫酸钠)中进行裂解。用蛋白A琼脂糖珠在旋转器中在4°C下预处理裂解液1小时。使用蛋白A sepharose珠,使用1 mg裂解液和1µg VPRBP抗体进行免疫沉淀(IP)。将裂解液与VPRBP或IgG阴性对照抗体在4°C的旋转器中孵育3小时,然后与40µL洗涤蛋白a琼脂糖珠孵育过夜。在IP洗涤缓冲液(10 mmol/L Tris-Cl pH 7.5,150 mmol/L-NaCl,0.5%Triton X-100)中短暂造粒并洗涤三次。蛋白质在20µL Laemmli缓冲液中在95°C下加热5分钟进行洗脱。

VPRBP O-GlcNA酰化反应分析

简单地说,使用NE-PER核和细胞质提取试剂从含有或不含10µmol/L PUGNaC生长24小时的LNCaP细胞中制备细胞质提取物。根据Click-iT O-GlcNAc酶标记系统协议标记五微克细胞质提取物,并按照前面描述的Click-iT蛋白质分析检测试剂盒协议与炔烃-生物素化合物结合(16). 使用氯仿/甲醇沉淀生物素化裂解产物,在1%SDS、50 mmol/L Tris-HCl(pH 7.4)中重新溶解,并用1体积的中和缓冲液(100 mmol/L-NaCl、50 mmol/L Tris-HCl(PH7.4)、5 mmol/LEDTA、6%NP-40)淬火SDS。然后将裂解产物与高容量琼脂糖链霉亲和素树脂在4°C下进行端到端旋转培养过夜。然后在1 mL低盐缓冲液(50 mmol/L Tris-HCl pH 7.4,150 mmol/L.NaCl,0.1%SDS,1%Triton X-100,0.5%脱氧胆酸钠)中洗涤树脂四次,并在1 mL高盐缓冲液中洗涤一次生物素化蛋白在2×Laemmli缓冲液中用二硫苏糖醇煮沸树脂洗脱。用抗VPRBP和抗G6PD抗体进行Western blotting分析。在没有标记酶GalT1的情况下平行进行对照实验。

细胞计数

在转染后4至5天,对12孔板中的siRNA转染细胞进行细胞计数。在Countess II Lifetechnologies中,对细胞进行胰蛋白酶处理,并通过细胞计数评估细胞数量的变化。

免疫荧光

LNCaP细胞接种在12孔板的玻璃盖玻片上。在达到70%至80%的融合后,用打乱或VPRBP siRNA转染细胞。3天后,用4%多聚甲醛在BSA中固定10分钟,然后在PBS中三次洗涤,每次5分钟。然后将固定细胞在PBS中的0.1%Triton X-100中溶解10分钟,并在封闭缓冲液(5%山羊血清/1%BSA/0.1%Trito X-100 PBS)中封闭1小时。然后在室温下将细胞在抗VPRBP(1:80)和纤维蛋白原(1:100)的一级抗体中培养2小时,然后再培养Alexa Fluor 594山羊抗鼠抗体(Invitrogen,目录号A11020)或Alexa Fuor 488山羊抗R(Invitro gen,目录号A11070)二级抗体。使用Vectashield和DAPI将盖玻片安装在载玻片上。

患者、IHC、TCGA分析和其他数据集可在补充材料和方法中找到。

统计分析

使用Student对LNCaP和VCaP细胞的研究进行统计分析t吨Tukey测试或单向方差分析临时的分析,如图图例中所述。对于IHC,使用JMP 12软件(SAS Institute Inc.)进行统计计算。应急表是用χ2测试。通过Kaplan–Meier方法计算生存曲线,并与对数秩检验进行比较。

结果

一种新的AR调控基因VPRBP的鉴定

为了鉴定AR和OGT相关调控基因,我们重新分析了已发表的AR(GSE28126标准; 裁判。12)和O-GlcNAc(GSE112667标准; 裁判。)ChIP-seq数据。比较这两项独立研究中AR和O-GlcNAc结合位点的峰值分布(图1A)表明,正如先前报道的那样,大多数O-GlcNAc结合位点是启动子近端,而大多数AR结合位点是内含子或与远端基因间区域相关(图1A). 将LNCaP AR ChIP-seq(R1881刺激)结合位点与O-GlcNAc ChIP-se共有位点(来自LNCaP和PC3VPRBP公司基因(图1B). VPRBP特别有趣,因为它在不同的肿瘤组织中高度表达(17)众所周知,它在细胞周期进入和增殖中起着关键作用(13). 此外,DU145前列腺癌细胞中VPRBP的缺失降低了细胞增殖和集落形成细胞的数量(17). 然而,到目前为止,VPRBP在前列腺癌雄激素反应中的作用或OGT或O-GlcNAcylation对其的调节尚未见报道。

图1。将VPRBP确定为AR和O-GlcNAc共同调节的靶点。A、 Venn图显示了使用CEAS工具在星系池中生成的LNCaP AR ChIP-seq和O-GlcNAc ChIP-sec(LNCaP和PC3的共有位点)中与基因相关的峰值分布。B、 使用UCSC基因组浏览器在VPRBP启动子区富集AR和O-GlcNAc的ChIP-seq。LNCaP_AR是指1 nmol/L R1881处理的LNCaP中的AR ChIP-seq结合位点({“类型”:“entrez-geo”,“属性”:{“文本”:“GSM696884”,“term_id”:“696840”}}GSM698840)。LNCaP_veh_O-GlcNAc是指共识O-GlcNAc ChIP-seq结合位点(来自{“type”:“entrez-geo”,“attrs”:{“text”:”GSM3076096“,”term_id“:”3076096“}}GSM307696,{“type”:“nterz-geo”,“attrs”:{“text“:”GSM2076097“,”term_id:“3076097”}}和{“类型”:076098“,”term_id“:”3076098“}}GSM3076098)车载(DMSO)经处理的LNCaP。PC3_veh_O-GlcNAc指共识O-GlcNAc ChIP-seq结合位点(来自{“类型”:“entrez-geo”,“attrs”:{“文本”:“GSM3586373”,“term_id”:“3586373”}}GSM3586273,{“type”:“nterz-geo',“attris”:GSM3586375“,”term_id“:”3586375“}}GSM3586275)车载(DMSO)处理过的PC3。C、 CAMKK2和VPRBP与AR ChIP的回收率;以及PPAT/PAICS和VPRBP,其中O-GlcNAc ChIP存在于载体中(0.01%乙醇),1 nmol/L R1881 4-和24小时处理的LNCaP细胞(n=1)。D、 qRT-PCR检测VPRBP、CAMKK2和UAP1 mRNA在经载体或1 nmol/L R1881处理24小时的LNCaP中的表达。结果归一化为RPLPO,作为内务管理控制(n=3)。E、 不同时间点暴露于1nmol/L R1881后VPRBP表达的时间依赖性。LNCaP细胞在用载体或1 nmol/L R1881刺激前3天被雄激素剥夺。学生t检验得出的P值。**,P 0.01;***,P0.001。

将VPRBP确定为AR和O-GlcNAc共同调节的靶点。A、,Venn图显示了使用CEAS工具在星系池中生成的LNCaP AR ChIP-seq和O-GlcNAc ChIP-sec(LNCaP和PC3的共有位点)中与基因相关的峰值分布。B中,AR和O-GlcNAc的ChIP-seq富集VPRBP公司启动子区使用UCSC基因组浏览器。“LNCaP_AR”是指1 nmol/L R1881处理的LNCaP中的AR ChIP-seq结合位点(GSM696840型). “LNCaP_veh_O-GlcNAc”指共识O-GlcNAc ChIP-seq–结合位点(来自GSM3076096标准,GSM3076097标准GSM3076098标准)车内(DMSO)处理的LNCaP。“PC3_veh_O-GlcNAc”指共识O-GlcNAc ChIP-seq–结合位点(来自GSM3586373标准,GSM3586374标准,GSM3586375标准)车内(DMSO)处理的PC3。C中,CAMKK2和VPRBP与AR ChIP的回收率;以及PPAT/PAICS和VPRBP与载药(0.01%乙醇)中的O-GlcNAc ChIP和1 nmol/L R1881 4-和24小时处理的LNCaP细胞(n个= 1).D、,qRT-PCR检测VPRBP、CAMKK2和UAP1 mRNA在经载体或1 nmol/L R1881处理24小时的LNCaP中的表达。结果作为内务管理控制归一化为RPLPO(n个= 3).E、,不同时间点暴露于1 nmol/L R1881后VPRBP表达的时间依赖性。LNCaP细胞在用载体或1 nmol/L R1881刺激前3天被雄激素剥夺。P(P)按学生列出的值t吨测试**,P(P)<0.01;***,P(P)< 0.001.

为了证实AR和O-GlcNAc在VPRBP位点的富集,我们在1 nmol/L R1881(一种合成雄激素)刺激的LNCaP细胞中进行ChIP-qPCR,在72小时雄激素剥夺后刺激4和24小时(12). 我们证实,正如预期的那样,雄激素刺激在CAMKK2-相关位点导致AR富集(已知AR靶点;参考文献。12),在两个时间点(图1C). 相反,O-GlcNAc在PPAT/PAICS基因(与O-GlcNAc ChIP-seq峰重叠的c-Myc相关位点;参考。18)对雄激素治疗的反应没有显著改变(补充图S1A;图1C). 雄激素刺激导致24小时时VPRBP启动子区AR结合增加(图1C; 补充图S1A)。我们还通过ChIP-qPCR验证了VPRBP启动子中的O-GlcNAc位点(图1C)发现雄激素治疗并未显著影响该部位的信号(补充图S1A)。

qPCR分析显示,R1881刺激AR与VPRBP启动子结合,24小时后VPRBP mRNA表达增加2.5倍(图1D)24小时和48小时VPRBP蛋白水平显著增加(图1E; 补充图S1B)。在R1881刺激48小时和24-48小时后,OGT和O-GlcNAcylation水平也分别显著增加(图1E; 补充图S1B)。CAMKK2和UAP1表达水平作为阳性对照(12). 由于R1881是一种合成雄激素,我们还测试了内源性雄激素二氢睾酮(DHT)的作用。与R1881类似,DHT刺激LNCaP细胞24小时也会增加VPRBP mRNA和蛋白表达(补充图S1C和S1D)。我们还发现,在24小时治疗后,R1881和DHT诱导VCaP细胞中VPRBP蛋白表达上调(补充图S1E)。

VPRBP稳定性需要OGT

为了确定VPRBP表达是否需要OGT,我们使用siRNA进行OGT敲除。这表明OGT siRNA转染细胞中的基础VPRBP mRNA水平与打乱对照相比没有显著变化(补充图S2A)。有趣的是,OGT敲除降低了(图2A)和雄激素诱导的(图2B)VPRBP蛋白表达。OGT siRNA转染导致两种siRNA的基础OGT蛋白表达减少>90%,总O-GlcNAc水平减少>80%(补充图S2B)。转染后5天,OGTsiRNA1和OGT siRNA2的VPRBP蛋白表达分别减少约57%和54%(补充图S2B)。由于蛋白质水平的降低可能反映翻译的减少或蛋白质降解的增加,我们使用环己酰亚胺追踪实验(0-8小时)来评估OGT敲除对VPRBP半衰期的影响。我们发现,OGT敲除后,VPRBP蛋白水平从6小时后显著降低,而在对照siRNA转染细胞中,VPRBP水平在任何测试时间点都没有显著变化(图2C; 补充图S2C)。这表明OGT在稳定VPRBP方面发挥着关键作用。

图2。VPRBP稳定性需要OGT。A、 将OGT siRNAs瞬时转染LNCaP细胞,转染后5天采集细胞,通过免疫印迹分析检测基础条件下的蛋白表达。B、 为了检测雄激素刺激条件下的蛋白表达,在1 nmol/L R1881刺激24小时之前,用OGT siRNA或干扰siRNA(scr-si)转染LNCaP细胞,然后去除雄激素72小时。C、 在0至8小时内进行环己酰亚胺(50 g/mL)追踪实验,以评估OGT敲除(72小时)对VPRBP降解的影响。D、 用RL2抗体免疫印迹法(IB)检测LNCaP细胞IP-VPRBP的O-GlcNA酰化。E、 从LNCaP细胞质提取物中检测到O-GlcNAcylated VPRBP。在下拉(输入)和捕获的蛋白质(洗脱)之前,用针对VPRBP的抗体以及阳性对照G6PD进行免疫印迹(IB)。在没有GalT的对照实验中,显示了在VPRBP和G6PD上选择性标记O-GlcNAcylation。F、 通过免疫印迹分析检测OGT抑制剂40 mol/L OSMI2和10 mol/L OSMI3对24小时治疗后VPRBP蛋白水平的影响。G、 免疫印迹分析OGT敲除对22Rv1细胞VPRBP蛋白表达的影响。

VPRBP稳定性需要OGT。A、,将OGT siRNAs瞬时转染LNCaP细胞,转染后5天采集细胞,通过免疫印迹分析检测基础条件下的蛋白表达。B中,为了检测雄激素刺激条件下的蛋白表达,在1 nmol/L R1881刺激24小时之前,用OGT siRNA或干扰siRNA(scr-si)转染LNCaP细胞,然后去除雄激素72小时。C中,在0至8小时内进行环己胺(50µg/mL)追逐实验,以评估OGT敲低(72小时)对VPRBP降解的影响。D、,用RL2抗体通过免疫印迹(IB)检测LNCaP细胞中IP VPRBP的O-GlcNAcylation。E、,从LNCaP细胞质提取物中检测到O-GlcNAcylated VPRBP。在下拉(输入)和捕获蛋白(洗脱)之前,用VPRBP抗体和阳性对照G6PD对裂解液进行免疫印迹(IB)。在没有GalT的对照实验中,显示了在VPRBP和G6PD上选择性标记O-GlcNAcylation。F、,通过免疫印迹分析检测OGT抑制剂40µmol/L OSMI2和10µmol/L OSMI3对24小时治疗后VPRBP蛋白水平的影响。G、,免疫印迹分析OGT敲除对22Rv1细胞VPRBP蛋白表达的影响。

O-GlcNA酰化已被证明直接影响像p53这样的蛋白质的稳定性(10),c-Myc公司()和EZH2(19). 为了确定VPRBP是否为O-GlcNAcylated,我们使用总细胞裂解物进行IP。IP表明VPRBP是一种O-GlcNA酰化蛋白(图2D). 为了进一步确认VPRBP是否为O-GlcNAcylated,我们进行了Click-IT O-GlcNA酶标记分析。用叠氮-N-乙酰氨基半乳糖对LNCaP细胞溶质提取物中的所有O-GlcNAc修饰蛋白进行酶标,这些蛋白在PUGNAc存在和不存在的情况下处理24小时。标记的蛋白质被生物素化,并用链霉亲和素-琼脂糖珠捕获。随后用VPRBP抗体对捕获的蛋白质进行免疫印迹,清楚地显示VPRBP的O-GlcNA酰化(图2E). G6PD,之前通过该方法显示为O-GlcNACyclated(16),用作阳性对照。与未经处理的样品相比,PUGNAc处理的样品显示VPRBP和G6PD的O-GlcNACylation水平较高(约2倍)和(约2.7倍)。为了进一步证实O-GlcNA酰化在VPRBP稳定性中的作用,我们用OGT活性抑制剂OSMI2和OSMI3处理细胞(20). 我们发现,治疗24小时后,40µmol/L OSMI2蛋白水平的VPRBP表达降低约73%,10µmol/L OSMI3蛋白水平的表达降低约62%(图2F; 补充图S2D)。OSMI治疗通过OGT表达的代偿性上调降低了总O-GlcNA酰化水平(图2F; 补充图S2D)。尽管OSMI2显示VPRBP转录物减少约11%,但OSMI3治疗在转录水平上的VPRBP表达没有显著变化(补充图S2E)。我们还检查了OGT敲除对另一种细胞系22Rv1中VPRBP蛋白表达基础水平的影响,发现OGTsiRNA1和OGT siRNA2分别降低了约87%和76%(图2G; 补充图S2F)。总的来说,这些结果表明VPRBP可能存在双重调节,即VPRBP由AR在mRNA水平上诱导,并通过OGT活性在翻译后稳定。

VPRBP下调稳定p53并抑制LNCaP细胞增殖

在确定VPRBP为AR和OGT靶点后,我们继续测定VPRBP敲除在LNCaP细胞中的表型效应。用VPRBP siRNA敲除导致VPRBP转录物减少约75%,而OGT转录物没有任何显著变化(图3A). 当细胞在含有雄激素的完整生长介质中生长时,VPRBP siRNAs可使细胞数量减少约57%,而雄激素缺乏本身可导致细胞数量减少大约38%(图3B). 此外,B32B3(VPRBP激酶活性的一种有效和选择性抑制剂)的化学抑制作用(17)在5µmol/L浓度下,导致LNCaP细胞增殖减少约64%(补充图S3A)。B32B2 5µmol/L还降低了组蛋白H2A苏氨酸120的磷酸化,Kim和同事们之前已经证明了这一点(17)在DU145电池中(补充图S3B)。与单独的B32B3相比,B32B3和OGT抑制剂的组合没有显示出细胞数量的显著减少(补充图S3A)。

图3。VPRBP敲低导致细胞增殖减少和p53稳定。A、 用VPRBP siRNA转染LNCaP细胞,转染后3天采集细胞,检测VPRBP、OGT、p53和p21的mRNA表达(n=4)。B、 转染后5天通过细胞计数评估VPRBP敲除对LNCaP细胞增殖的影响;细胞在有雄激素(CM)和无雄激素(ADM;n=4)的条件下生长。C、 通过对转染后3天制备的细胞裂解物进行免疫印迹分析,评估VPRBP敲除对LNCaP p53、细胞周期标记物和其他相关蛋白的影响。D、 通过在有雄激素(CM)和无雄激素(ADM;n=4)的情况下生长的TP53敲除(KO)LNCaP细胞的细胞计数来评估VPRBP敲除对细胞增殖的影响。E、 通过免疫印迹分析评估VPRBP敲除对LNCaP和TP53-KO LNCaP-相关蛋白的影响。F、 在有雄激素(CM)和无雄激素(ADM;n=3)的情况下生长的VCaP细胞转染5天后,通过细胞计数来评估VPRBP敲除对细胞增殖的影响。G、 通过免疫印迹分析评估VPRBP敲除对相关VCaP蛋白的影响。结果表示为平均值SD.*,P0.05;**,P 0.01;***,0.00英镑。统计分析采用Student t检验进行qPCR和单向方差分析,然后进行Tukey事后细胞增殖分析。

VPRBP敲除导致细胞增殖减少和p53稳定。A、,用VPRBP siRNA转染LNCaP细胞,转染后3天采集细胞,检测VPRBP、OGT、p53和p21的mRNA表达(n个= 4).B中,转染后5天通过细胞计数评估VPRBP敲除对LNCaP细胞增殖的影响;细胞在有雄激素(CM)和无雄激素(ADM)的条件下生长;n个= 4).C中,通过对转染后3天制备的细胞裂解物进行免疫印迹分析,评估VPRBP敲除对LNCaP p53、细胞周期标记物和其他相关蛋白的影响。D、,通过在有雄激素(CM)和无雄激素(ADM;n个= 4).E、,通过免疫印迹分析评估VPRBP敲除对LNCaP和TP53-KO LNCaP-相关蛋白的影响。F、,在有雄激素(CM)和无雄激素(ADM;n个= 3).G、,通过免疫印迹分析评估VPRBP敲除对相关VCaP蛋白的影响。结果表示为平均值±标准偏差*,P(P)< 0.05; **,P(P)< 0.01; ***,P(P)< 0.001. 统计分析由Student执行t吨Tukey进行qPCR和单向方差分析测试临时的细胞增殖分析。

因为T淋巴细胞中VPRBP的缺失以前被证明可以使p53稳定(13),我们检测了LNCaP中VPRBP敲除后p53的表达。LNCaP中VPRBP的敲低导致p53蛋白表达及其下游靶点细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂p21的显著增加(21)和Mdm2(参考。22; 小鼠双分2同源;图3C; 补充图S3C)。VPRBP敲除并不影响p53转录水平,而p21转录水平上调约6倍(图3A). 虽然Mdm2在蛋白水平上是p53的负调控因子,但Mdm2和p53之间存在复杂的反馈关系,p53转录激活稳定百万平方米基因(22). 细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂p21因其在诱导G1逮捕(21). 反映出这一点,我们观察到细胞周期标记物如磷酸化CDK2 Thr160(参考文献。23; 激活CDK2复合物和G标记物1–S),细胞周期蛋白B1(参考。24; G的标记2–M相),polo-like激酶1(PLK1;参考。25; 晚G的标记2促进有丝分裂进入),磷酸-FoxM1(参考。26; G的标记2–M相)和磷酸-PP1αThr320(参考。27;图3C; 补充图S3C)。磷酸组蛋白H3 ser10(参考。28; VPRBP敲除后,有丝分裂染色质凝集标记也显著降低,其中作为另一组蛋白标记的三甲基-K27 H3保持不变(图3C; 补充图S3C)。总之,VPRBP可能通过调节p53的表达和活性来严格控制细胞增殖。

为了确定这种情况是否属实,我们继续在先前特征化的TP53敲除(TP53-KO)LNCaP细胞系中进行VPRBP敲除(29). 如前所述,TP53 KO LNCaP细胞在完全生长培养基中的生长速度高于野生型(WT)LNCaP(补充图S3D)。在TP53 KO细胞中,我们观察到VPRBP敲除导致细胞数量减少约22%(图3D)而WT LNCaP细胞中约57%(图3B). TP53 KO和WT细胞裂解物的Western blot比较证实敲除细胞中没有p53和p21诱导(图3E). Han及其同事最近的一项研究表明,VPRBP的丢失通过核糖体组装因子PWP1的积累损害核糖体的生物发生,从而增加大核糖体亚单位蛋白RPL11,使其与MDM2结合,从而抑制p53泛素化和降解,从而诱导p53活化(14). 我们还观察到,在WT LNCaP中,随着VPRBP的敲低,PWP1蛋白表达增加,这表明这些细胞中也可能存在这种情况(图3E; 补充图S3E)。为了进一步评估VPRBP敲除的生长效应是否需要WT p53,我们继续在p53突变细胞系VCaP中敲除VPRBP。VCaP中的VPRBP敲除未能引起细胞数量的显著变化(图3F)和细胞周期标记(图3G). 然而,与LNCaP类似,VCaP细胞中的VPRBP敲低降低了c-Myc水平(图3G). 与LNCaP不同,这种下调不会导致细胞数量的显著变化,这可能反映了两种细胞系中Myc依赖的生物过程的差异,或者说,VCaP细胞系中的Myc表达和Myc活性之间的相关性较弱。敲除表达WT p53、22Rv1的另一种细胞系中的VPRBP确实导致细胞数量显著减少(补充图S3F),PWP1、p53、p21稳定,细胞周期标记物如Cyclin B1和PLK1随之减少(补充图纸S3G)。总之,这些结果表明VPRBP敲除的生长抑制效应高度依赖于p53的稳定和激活。

因为我们之前显示雄激素治疗导致VPRBP表达增加,所以我们继续评估R1881是否改变了p53表达。我们观察到R1881刺激后LNCaP细胞中p53蛋白(附图S4A)和mRNA表达(附图S4B)降低,并且通过ChIP-qPCR(附图S4C)在p21(CDKN1A)启动子处p53富集相应减少这表明雄激素的促增殖作用是通过在某些情况下抑制p53活性而产生的,并且VPRBP可能是这种作用的介质。由于雄激素调节VPRBP的表达,进而对p53产生影响,我们试图确定稳定p53是否对VPRBP水平具有相互抑制作用。为此,我们用p53稳定剂Nutlin-3a处理雄激素分泌型LNCaP细胞,这导致VPRBP表达降低(补充图S4F和S4G),尽管我们在这些处理细胞生成的ChIP-seq数据集中没有发现VPRBP启动子中的p53结合位点的证据(补充图C4D和S4E)。总之,VPRBP在某些情况下似乎是AR和p53之间相互反馈的中介。

p53 ChIP-seq揭示VPRBP敲除后p53对染色质的补充增加

为了在全基因组范围内评估VPRBP对p53活性的影响,我们在VPRBP、OGT的siRNA敲除或非靶向siRNA或nutlin-3a治疗后,在LNCaP细胞中进行p53 ChIP-seq。典型p53靶基因p21(CDKN1A公司)作为阳性对照,通过ChIP-qPCR验证ChIP效率(图4A). 这是在前列腺癌细胞系中生成的第一个p53 ChIP-seq数据集。总的来说,LNCaP中的p53峰值较少(图4B)比其他细胞类型的报告(30, 31)这表明这些细胞中p53募集的可接近染色质景观存在根本性差异。nutlin-3a处理的LNCaP细胞中的ChIP-seq出现582个峰值,其中大多数(>80%)与其他细胞系中nutlin-3 a p53的ChIP-seq结合位点重叠,证实它们是真正的p53结合位点(图4C; 补充图S5A)。相比之下,VPRBP敲除导致p53基因组结合位点的数量增加了约4.7倍(图4B). 两个VPRBP敲除样品(si1和si2)之间有1387个一致的p53结合位点,代表这些条件之间约85%的位点重叠(补充图S5B)。绝大多数(~95%)LNCaP nutlin-3a p53 ChIP-seq位点存在于si1和si2生成的一致p53位点中(图4D). 然而,VPRBP击倒后p53结合位点的数量要多得多(图4D)尽管nutlin-3a和VPRBP敲除条件下的p53蛋白水平相当(补充图S5C),但表明敲除增强了p53招募的染色质可及性。重要的是,VPRBP敲除的大多数位点与nutlin-3a MCF7 p53 ChIP-seq峰重叠(图4E)这表明VPRBP基因敲除只是允许通过p53位点占用参与更大比例的p53调节蛋白。OGT击倒产生的峰值数量与加扰控制相似(图4B)OGT si1和OGTsi2站点的大部分重叠(补充图S5B)。

图4。VPRBP敲除增加p53染色质募集并诱导核仁应激。A、 显示不同转染条件下p53 ChIP后p21和阴性位点引物(CCND1)回收率的条形图(n=1)。B、 表中显示了在不同条件下获得的峰数。C、 维恩图显示了LNCaP细胞中的nutlin-3a p53 ChIP-seq与之前报道的MCF7细胞中的nutlin-3a-p53 ChIP-seq的重叠({“type”:“entrez-geo”,“attrs”:{“text”:”GSE86164“,“term_id”:“86164”}}GSE86165)。D、 维恩图显示LNCaP中nutlin-3a p53 ChIP-seq与VPRBPsi p53 ChIP-seq共识位点的重叠。E、 Venn图显示MCF7细胞中VPRBPsi p53 ChIP-seq共识位点与之前报道的nutlin-3a p53 ChIP-seq重叠。F、 显示VPRBP相互作用组与核仁蛋白质组重叠的维恩图。G、 代表性免疫荧光图像显示转染后3天,在搅乱的和VPRBP siRNA转染的LNCaP中的VPRBP和原纤维蛋白染色(比例尺,10m)。

VPRBP敲除增加p53染色质募集并诱导核仁应激。A、,显示不同转染条件下p53 ChIP后p21和阴性位点引物(CCND1)回收率的条形图(n个= 1).B中,表中显示了在不同条件下获得的峰数。C中,文氏图显示了我们在LNCaP细胞中的nutlin-3a p53 ChIP-seq与之前报道的MCF7细胞中的nutlin-3a-p53 ChIP-seq的重叠(通用电气86164).D、,Venn图显示LNCaP中nutlin-3a p53 ChIP-seq与VPRBPsi p53 ChIP-seq共有位点的重叠。E、,Venn图显示MCF7细胞中VPRBPsi p53 ChIP-seq共识位点与之前报道的nutlin-3a p53 ChIP-seq重叠。F、,显示VPRBP相互作用组与核仁蛋白质组重叠的维恩图。G、,典型的免疫荧光图像显示转染后3天,打乱和转染VPRBP siRNA的LNCaP中VPRBP和纤维蛋白染色(比例尺,10µm)。

评估p53峰的分布表明,大多数存在于远端基因间区域(45%–54%),近端启动子中约6%的结合事件(补充图S5D),类似于AR ChIP-seq数据中观察到的全基因组位点分布。VPRBP si p53 ChIP-seq峰与H2K27Ac峰重叠约53%,与H3K27me3峰重叠约0.7%,表明大多数结合位点存在于转录活性位点,当表达VPRBP时,p53无法访问这些位点(补充图S5E)。确定了VPRBP敲除条件下p53位点10 kb内的基因(补充数据S2)。这些包括已建立的p53靶基因,如CDKN1A和MDM2。敲除条件下p53位点的基序富集分析显示TP53、TP73和TP63结合基序过度表达(补充图S5F)。总之,这些表明VPRBP可能通过阻断染色质来抑制p53活性,并且VPRBP的敲除扩大了受p53表达增加影响的基因调控网络。

VPRBP敲除诱导LNCaP细胞核仁应激

众所周知,核仁应激通过干扰核糖体生物发生,通过干扰Mdm2-p53相互作用,导致细胞周期阻滞和凋亡,从而诱导p53稳定(32)众所周知,VPRBP击倒也能做到这一点(14). VPRBP以前被证明定位于细胞质(33)以及原子核(34). 从BioGRID数据库获得的VPRBP相互作用组(147个蛋白质)的比较(参考。35; 补充数据S3)和来自细胞图谱的人类细胞核仁蛋白质组(1314蛋白质)(36)表明大约14%的VPRBP相互作用物也显示核仁定位(图4F). 在全基因组RNAi筛选研究中,VPRBP与其他CRL4 E3泛素连接酶和COP9信号体成分一起参与40S核糖体亚单位的生物生成(37). 因此,我们假设VPRBP敲除可能通过破坏核仁的稳定性来增强p53的稳定性并减少核糖体的生物生成。我们的免疫荧光研究显示VPRBP的细胞质和核定位(图4G)如前所述(33, 34). 核仁数目减少和/或核仁结构解体是核仁应力的一些特征(38). 我们发现VPRBP siRNA敲除后核仁蛋白纤维蛋白染色模式发生显著变化,表明核仁应激(图4G). 纤维素酶在VPRBP敲除细胞中显示出独特的核仁定位,并重新分布到小的核质实体,类似于之前用放线菌素D治疗时所描述的情况(39). 为了量化核仁分裂,我们根据纤维蛋白染色测量了单个核仁面积,如前所述(40),这表明VPRBP敲除细胞的核仁大小比(~1.7µm2)使用打乱的si转染细胞(9.8µm2; 补充图S6A)。VPRBP siRNA2也观察到原纤维蛋白和40S核糖体蛋白S8(RPS8)表达显著降低(~25%)(补充图S6B和S6C)。这表明p53激活可能是VPRBP敲除诱导的核仁应激的下游结果。

VPRBP的表达与临床样本中AR的表达相关,并与预后相关

为了进一步了解VPRBP在前列腺癌中的预后潜力,我们通过IHC分析了其在组织芯片(TMA)中的表达。VPRBP阴性、低、中、高染色的代表性图像如补充图S6D所示。我们评估了其与前列腺癌病理学、AR和OGT的相关性。在评估TMA中VPRBP的表达时,我们观察到,46%的所有肿瘤都强烈染色以检测VPRBP表达,并且随着肿瘤分期和定量Gleason分级,蛋白质水平在统计学上显著增加(补充表S6)。尽管很少有Gleason评分为7的肿瘤具有第三级Gleason模式5(生化复发的有力预测指标;参考文献。41),均为VPRBP阳性。在手术切缘阳性的病例中观察到较高的VPRBP染色(补充表S6)。然而,在无区域淋巴结转移(N0)和有转移(N+)的患者中,VPRBP的表达没有显著差异。VPRBP表达与术前PSA水平之间也没有显著相关性(补充表S6)。为了确定VPRBP的表达是否与预后不良的疾病相关,我们评估了其表达与术后生化(PSA)无复发生存率的关系。我们观察到,与阴性患者相比,任何VPRBP表达的患者的PSA无复发生存率均显著降低(补充图S6E)。我们继续评估了VPRBP与AR或OGT在TMA中的共表达。对于这两种情况,我们观察到染色的统计显著正相关,这表明这些蛋白的表达和活性可能与患者亚群有关(图5A和B)。B类). 此外,与VPRBP阴性/AR低组相比,VPRBP阳性/AR高组PSA无复发生存率在统计学上显著降低(P(P)= 0.0019); 与VPRBP阴性/OGT-阴性组相比,VPRBP阳性/OGT-高组也如此(P(P)= 0.0013) (图5C和DD类).

图5。VPRBP蛋白表达与AR扩增、OGT过度表达和不良预后相关。在TMA切片中,通过IHC显示VPRBP表达与AR(A)和OGT表达(B)正相关的条形图。C、 在有或无VPRBP表达的低或高AR表达患者中,PSA无复发生存曲线;在无、低或高OGT表达的患者中,VPRBP存在或无表达的生存曲线(D)。E、 TCGA胰腺癌图谱前列腺数据集中AR mRNA表达与VRPBP mRNA表达的散点图比较。F、 盒子图显示VPRBP表达四分位数与139个来自heatmap上调的AR基因之间的关联。

VPRBP蛋白表达与AR扩增、OGT过度表达和不良预后相关。显示VPRBP表达与AR正相关的条形图(A类)和OGT表达式(B类)由IHC在TMA部分进行。C中,表达低或高AR水平且VPRBP表达存在或缺失的患者的PSA无复发生存曲线和生存曲线(D类)在无OGT、低OGT或高OGT的患者中,VPRBP表达存在或不存在。E、,TCGA胰腺癌图谱前列腺数据集中AR mRNA表达与VRPBP mRNA表达的散点图比较。F、,盒子图显示VPRBP表达四分位数与139个来自heatmap上调的AR基因之间的关联。这个P(P)-中的值C类D类指出总体意义。

接下来,我们试图确定临床样本中VPRBP转录表达是否与反映AR活性的活性基因特征相关。首先,我们比较了TCGA数据集中VPRBP mRNA的表达,发现与AR mRNA的表达呈正相关(图5E). 已有多项研究报告AR活性基因特征。为了确定在VPRBP高表达肿瘤中高度表达的AR活性基因特征子集,我们结合了Dorothea AR调节子、KEGG前列腺癌途径中的AR活性基因组特征和来自分子特征数据库(MSigDB;参考文献。42–44)并将其聚集在VPRBP高表达和低表达四分位上作为热图(补充数据S4中的组合AR基因列表;补充图S7)。这些研究将467个基因的表达归因于AR活性。由于尚不清楚哪一个可能在给定的患者组中最相关,我们评估了TCGA前列腺癌数据集中与VPRBP四分位表达相关的所有因素(补充图S7)。这467个基因中有139个与VPRBP表达呈正相关,92个与VPRBP表达负相关(补充数据S5)。VPRBP表达四分位数和139个基因之间的关联如方框图所示,并且四分位数之间具有统计显著性图5F重要的是,139个基因与AR反应途径最显著相关,但不包括一些典型的AR靶点,如KLK2和KLK3。为了进一步完善这种关联,我们为TCGA数据集生成了共表达表,根据Spearman秩相关系数对与VPRBP共表达的所有基因进行排序。我们还对另外两个数据集进行了此项研究,即来自cBioPortal的SU2C/PCF Dream Team,Cell 2015和MSKCC,Cancer Cell,2010。在所有三项研究(补充数据S5)中,139个基因中有48个基因与VPRBP显著共存(Spearman秩系数阈值>0.4)。这代表了推测的VPRBP依赖性AR调节区,将为将来对VPRBP和AR活动之间相互作用的机制研究奠定基础。

VPRBP表达与p53活性特征呈负相关

因为我们的在体外研究还表明,VPRBP表达的减少通过p53向染色质的募集和p53靶基因的表达来衡量,可以增强p53活性,我们观察了p53活性特征。我们发现VPRBP表达与HALLMARK_P53_pathway呈负相关(45) (图6A). 我们还评估了VPRBP表达与第二个反映p53活性的基因特征的对比,该活性来自扰动实验(子代;参考文献。46)在泰勒数据集中。这也显示了统计上显著的负相关(图6B). 为了进一步了解VPRBP表达与p53基因调控之间的关系,我们使用了第三种测量p53活性的方法,根据扰动实验和ChIP-seq测定的启动子中p53结合位点的存在,将基因定义为直接的p53靶点(47). 生成热图以聚集TCGA中VPRBP高/低四分位数的基因列表(补充图S8),并提取VPRBP高四分位数中下调/上调的p53直接基因。在VPRBP高水平组中,127个p53直接结合基因下调,83个上调(补充数据S6)。VPRBP表达四分位数和127个下调基因之间的统计显著相关性如图所示图6C在这33个基因中,下调基因与VPRBP si p53 ChIP-seq的基因列表重叠(补充文件6)。p53作为一种转录因子,可以在包括代谢途径、DNA损伤反应、细胞周期调控和其他重要的细胞活性和增殖调控因素在内的广泛生物过程中发挥多效性作用。重要的是,所鉴定的33个基因在这些过程的一个子集中显著富集,特别是细胞色素C释放、G2Enrichr的细胞周期阻滞、DNA损伤反应、线粒体通透性和凋亡信号通路(补充数据S6)。我们在VPRBP敲除LNCaP样本和TP53-KO样本中验证了其中一些基因。WT LNCaP中VPRBP敲低显示BBC3、ZNF337和DDB2转录物显著上调(图6D)TP53-KO LNCaP无显著变化(图6E). LNCaP中VPRBP敲除导致BAX增加约3.3倍(图6D)与TP53-KO LNCaP增长约1.4倍相比(图6E). 对这些基因的进一步表征可能对揭示前列腺癌中VPRBP调节生物学至关重要。这些研究共同强调了VPRBP在促进前列腺癌生长和进展中的重要性。

图6。VPRBP的表达与p53活性信号呈负相关。A、 比较TCGA PanCancer Atlas前列腺数据集中GSEA Hallmark P53通路到VRPBP mRNA表达的散点图。B、 显示泰勒数据集中VPRBP表达与p53子代评分的散点图。C、 方框图显示VPRBP表达四分位与热量图中127个下调Fischer p53直接结合基因之间的关联。D、 qPCR检测VPRBP敲除对LNCaPs中p53靶基因的影响(n=3)。E、 qPCR检测VPRBP敲除对TP53-KO LNCaPs中p53靶基因的影响(n=3)。结果表示为平均值SD.*,P0.05;**,P 0.01;***,学生t检验P 0.001。

VPRBP表达与p53活性特征呈负相关。A、,比较TCGA PanCancer Atlas前列腺数据集中GSEA Hallmark“P53通路”和VRPBP mRNA表达的散点图。B中,显示泰勒数据集中VPRBP表达与p53子代评分的散点图。C中,方框图显示VPRBP表达四分位与热量图中127个下调Fischer p53直接结合基因之间的关联。D、,qPCR检测VPRBP敲除对LNCaPs中p53靶基因的影响(n个= 3).E、,qPCR检测VPRBP敲除对TP53-KO LNCaPs中p53靶基因的影响(n个= 3). 结果表示为平均值±标准偏差*,P(P)< 0.05; **,P(P)< 0.01; ***,P(P)<0.001(学生)t吨测试。

讨论

我们之前的研究将O-GlcNAc/OGT对前列腺癌细胞的影响归因于对c-Myc稳定性的影响()以及基于ChIP-seq数据的c-Myc在基因组O-GlcNAc结合位点的过度表达(11). 虽然基因组中大多数O-GlcNAc峰是启动子近端的,并且与组蛋白标记相关,表明转录活跃(11)AR位点大多为远端基因间或内含子。在ChIP研究中使用针对O-GlcNAc部分的抗体的主要挑战是,我们不知道O-GlcNA酰化的蛋白质的性质。尽管有一些磷蛋白特异性抗体可用于ChIP-seq,但没有O-GlcNAc-蛋白特异性的抗体。然而,我们观察到少量AR结合位点与染色质上的O-GlcNAc位点重叠,并推测这些可能有助于我们识别AR和OGT共同调控的因子。这些位点的潜在生物学意义突出表现在,在我们的案例中,它们使我们发现VPRBP是一种新的AR和OGT靶点。

VPRBP最初被确定为HIV-1病毒蛋白R(Vpr)的靶向蛋白,以启动宿主细胞反应,导致细胞周期在G2–劫持CUL4A E3泛素连接酶机器(33, 48). 这意味着VPRBP在某些情况下可以支持细胞周期进展,实际上我们从以前的研究中知道这是事实(49). 我们发现,VPRBP转录是对雄激素治疗的反应(图1D)其蛋白质稳定性取决于OGT(图2A——G公司). 我们继续证明,siRNA敲低VPRBP导致LNCaP增殖显著降低,同时肿瘤抑制基因p53稳定(图3C). 郭和同事(13)VPRBP缺失后T细胞中p53的稳定性相似,表明其在Mdm2介导的p53多泛素化中的需要(13). 他们进一步表明,为了实现T细胞增殖,VPRBP通过抑制p53激活促进细胞周期进入,而可能涉及c-Myc的VPRBP依赖性、p53依赖性程序则在T细胞受体(TCR)激活后指示原始T细胞的细胞生长(13). 可以得出从静止到增殖的T细胞和雄激素刺激过程中的前列腺癌细胞之间的一些相似之处。在TCR激活期间,细胞发生剧烈的代谢变化,葡萄糖和谷氨酰胺摄取增加,伴随着O-GlcNA酰化增加(50). 相比之下,雄激素刺激前列腺癌细胞可增加葡萄糖摄取和谷氨酰胺合成代谢(12). 雄激素刺激的细胞也显示出较高的HBP途径酶和蛋白质O-GlcNAcylation水平(图1E). 有趣的是,VPRBP在T细胞TCR激活以及前列腺癌细胞AR激活时上调。总之,我们的数据表明,前列腺癌细胞和T细胞对VPRBP和OGT的细胞增殖依赖性相似。

除了稳定之外,Kim及其同事以前也描述过VPRBP对p53转录活性的调节(51)在染色质水平上发生。在这项研究中,他们表明,在没有任何应激刺激的情况下,VPRBP被p53募集到靶向启动子,通过选择性地结合未乙酰化的组蛋白H3尾部来减弱p53依赖性转录,从而使其无法被组蛋白乙酰转移酶利用。他们还表明,VPRBP的敲除导致p53靶基因的激活,DNA-activated protein kinase(DNA-PK)在ser-895处的磷酸化也会导致p53目标基因的激活。同一小组的后续研究进一步确定了该蛋白在苏氨酸120上对组蛋白H2A的一种新的内在激酶活性,这有助于其定位于肿瘤抑制基因和染色质沉默(17). 在我们的研究中,我们已经表明,VPRBP敲除显著增强了p53向染色质的募集,这通过全基因组p53结合位点的显著增加进行了评估。总之,这些表明VPRBP是p53激活的多级抑制剂,影响染色质结合和p53稳定性及表达。然而,这种影响可能在表达WT p53的细胞中最为深远,因为突变的p53细胞系VCaP在VPRBP敲除后p53水平没有显著降低(图3G). 此外,与WT-LNCaP相比,p53敲除的LNCaP细胞系在VPRBP敲除时未能实现类似程度的细胞数量减少(图3D)我们还测试了p53激活对VPRBP表达的反馈效应,发现用nutlin-3a药物稳定p53会降低VPRBP的稳定性(补充图S4F)。我们认为这主要是翻译后/蛋白质转换效应,因为转录水平没有显著变化(补充图S4G),也没有证据表明p53与VPRBP启动子结合(补充图C4E)。上述研究表明前列腺癌细胞中p53和VPRBP之间存在相互关系。

我们之前也表明,抑制鸟嘌呤核苷酸生物合成会破坏核仁功能,导致p53稳定和c-Myc下调(18). 在该研究中,我们报道了用霉酚酸药物抑制IMPDH2,通过消耗细胞GTP水平,促进核仁蛋白如GNL3的降解,从而导致核仁应激,从而导致p53稳定(18). 有趣的是,霉酚酸被开发出来,最初用于限制T细胞和B细胞的增殖,以提高肾移植手术患者的移植物摄取量(52). 这进一步强化了支持免疫激活介导的T细胞增殖和前列腺癌细胞增殖的生物过程中存在显著共性的观点。因为VPRBP以前被证明通过支持核仁完整性来维持40S核糖体亚单位的生物生成(37),我们被引导去测试靶向VPRBP如何影响这个隔间。核仁标记物纤维蛋白的成像显示核仁染色有明显变化,表明核仁应力(图4G; 补充图S6A)。Han及其同事最近的一项研究揭示了VPRBP通过调节未知底物核糖体组装因子PWP1在rRNA加工和核糖体生物生成中的关键作用(14). 有趣的是,VPRBP丢失导致游离核糖体蛋白L11(RPL11)的积累,导致L11–MDM2关联和p53激活。总之,这些表明p53激活可能是VPRBP敲除诱导的核仁应激的下游结果。

通过检测高注释前列腺癌患者队列组织中VPRBP蛋白的表达,我们确定表达随分期和分级显著增加,并且与AR和OGT的高表达呈正相关。我们试图通过根据VPRBP表达四分位数对人类前列腺癌病例进行分层,然后将重点放在已知的p53靶基因上,这些靶基因与VPRBP在最高和最低四分位数中的表达呈显著负相关。这为我们提供了33个p53直接结合基因,这些基因在VPRBP高表达四分位中下调,并与我们的VPRBPsi-p53 ChIP-seq基因列表重叠。我们验证了细胞周期控制和细胞DNA损伤反应检查点激活之间相互作用的一些重要介质。未来的研究还需要进一步分析VPRBP在一系列其他突变背景下的功能影响,包括RB丢失、PTEN丢失和p53点突变。总之,VPRBP是第一个通过限制p53激活促进前列腺癌细胞增殖的AR和OGT协同调节蛋白,因此可能是前列腺癌进展的早期决定因素。根据我们的研究和以往对T细胞增殖和活化的研究,我们认为它与c-Myc密切相关,支持增殖。将VPRBP纳入前列腺癌患者分层,以优化男性患者的治疗。这意味着VPRBP高表达肿瘤可能是p53 WT,但由于VPRBP在阻断p53募集的染色质方面的影响以及对p53蛋白水平的影响,p53不活跃。换句话说,VPRBP表达是p53活性的抑制剂。因此,我们建议一些局部前列腺癌患者由于VPRBP的表达,其体内p53突变负担较低(通常约为10%),其功能性p53将降低,因此对治疗更具抵抗力,并且更有可能在术后/放疗后进展。因此,这些患者在手术时使用化疗或小分子药物进行新辅助治疗可能受益最大。

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致谢

这项研究得到了挪威研究委员会(230559)的支持。I.G.Mills还得到英国前列腺癌/Movenber卓越中心(CEO13_2–004)和约翰·布莱克慈善基金会的支持。作者希望感谢贝尔法斯特皇后大学基因组核心技术部门对ChIP-seq研究的帮助。我们衷心感谢Michael Nyquist博士和Peter Nelson教授为我们提供TP53敲除LNCaP细胞。

这篇文章的出版费用部分由页面费支付。因此,必须在此标记此物品广告根据《美国法典》第18卷第1734节,仅为了表明这一事实。

脚注

注:本文的补充数据可从分子癌症研究在线获得(http://mcr.aacrjournals.org/).

作者的披露

未报告任何披露。

作者的贡献

N.Poulose公司:概念化、形式分析、调查、写作——初稿、写作——审查和编辑。N.Forsythe公司:正式分析、可视化、写作——审查和编辑。A.Polonski:正式分析、调查、写作——审查和编辑。G.格雷格:方法。S.Maguire公司:形式分析。M.Fuchs公司:形式分析。S.Minner:正式分析、写作——审查和编辑。G.绍特:监督。S.S.McDade:正式分析、监督、方法、写作——审查和编辑。I.G.磨机:概念化、资源、数据管理、正式分析、监督、资金获取、写作——初稿、写作——审查和编辑。

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文章来自分子癌症研究由以下人员提供美国癌症研究协会