劉 治,潘大慶,徐從云,陶 陶,吳 奎,肖 峻
目前,前列腺癌已經(jīng)成為男性最常見(jiàn)的泌尿系惡性腫瘤之一,我國(guó)前列腺癌患者的人數(shù)也有逐年增加的趨勢(shì),防治前列腺癌的發(fā)生和提高前列腺癌患者生存率已迫在眉睫。因此,對(duì)于前列腺腫瘤細(xì)胞分子機(jī)制的探討也是目前臨床研究的重點(diǎn)方向。LKB1/STK11(liver kinase B1/serine-threonine kinase 11)基因編碼433個(gè)氨基酸,其中包括N端結(jié)構(gòu)域、C端結(jié)構(gòu)域和激酶結(jié)構(gòu)域。LKB1廣泛表達(dá)于人多個(gè)器官以及組織中,如胰腺、腎、肺、結(jié)腸等,且參與調(diào)控多種生物學(xué)過(guò)程,如細(xì)胞能量代謝、細(xì)胞周期、細(xì)胞增殖及細(xì)胞極性。目前,大多數(shù)研究表明LKB1作為抑癌基因在多種惡性腫瘤中呈低表達(dá),如非小細(xì)胞肺癌、乳腺癌、胃癌、胰腺癌、肝癌等。在常染色體顯性遺傳黑斑息肉綜合征(peutzJeghers syndrome, PJS)患者中也發(fā)現(xiàn)存在LKB1基因突變的現(xiàn)象,而且PJS綜合征患者的癌癥如消化道惡性腫瘤的概率也明顯增加[1-4]。本實(shí)驗(yàn)以高表達(dá)LKB1蛋白的前列腺癌細(xì)胞系(PC-3)為研究對(duì)象,針對(duì)LKB1基因過(guò)表達(dá)后探討PC-3的生物學(xué)行為改變,為進(jìn)一步探討列腺癌的發(fā)病機(jī)制提供思路。
1.1一般資料PC-3、pLV-EGFP(2A)Puro載體由上海拜科生物公司提供;Flag抗體、β-actin均購(gòu)于Abcam 公司;細(xì)胞總RNA提取試劑盒(RNAprep pure Cell Kit)、反轉(zhuǎn)錄試劑盒購(gòu)自天根生物公司;Lipofectamine 2000轉(zhuǎn)染試劑購(gòu)自于Thermo Scientific公司,ECL發(fā)光試劑盒由上海天能科技公司提供,PVDF膜購(gòu)自美國(guó)Millipore公司。
1.2方法
1.2.1質(zhì)粒構(gòu)建 根據(jù)人LKB1全長(zhǎng)基因序列設(shè)計(jì)出一對(duì)PCR引物,上游引物包含EcoR I酶切位點(diǎn),下游引物含Xho Ⅰ酶切位點(diǎn)并且攜帶Flag標(biāo)簽。上游引物序列:5′-CCGGAATTCATGGAGGTGGTGGACCCGCA-3′,下游引物序列5′-CCGCTCGAGTCACTTATCGTCGTCATCCTTGTAATCCTGCTGC TTGCAGGCCGACAGC-3′,引物均由上海生物公司合成。根據(jù)以上設(shè)計(jì)合成的引物應(yīng)用KOD酶擴(kuò)增LKB1序列,反應(yīng)條件為:98 ℃ 5 min;98 ℃ 15 s,55 ℃ 15 s,72 ℃ 1 min,30個(gè)循環(huán);72 ℃ 10 min延伸。反應(yīng)所得PCR產(chǎn)物采用1%瓊脂糖凝膠電泳,DNA凝膠回收試劑盒回收并純化PCR產(chǎn)物,-20 ℃保存。
用EcoR I和Xho I限制性內(nèi)切酶對(duì)載體pLV-EGFP(2A)Puro以及PCR膠回收產(chǎn)物進(jìn)行雙酶切,然后將酶切回收得到的目的基因片段和載體進(jìn)行連接反應(yīng),反應(yīng)后的反應(yīng)體系轉(zhuǎn)化DH5α感受態(tài)菌株,并涂板于含100 μg/mL氨芐青霉素的LB瓊脂平板上,于次日挑克隆進(jìn)行菌落PCR驗(yàn)證,并將陽(yáng)性克隆送檢進(jìn)行測(cè)序比對(duì)(測(cè)序在上海生物工程公司完成)。
1.2.2重組慢病毒的包裝 待細(xì)胞密度達(dá)70%~80%時(shí),將重組慢病毒載體質(zhì)粒pLV-EGFP(2A)Puro-LKB1-Flag和包裝質(zhì)粒,按照Lipofectamine 2000使用說(shuō)明書(shū)共轉(zhuǎn)染包裝細(xì)胞293T細(xì)胞。轉(zhuǎn)染后20 h更換為完全培養(yǎng)基,24 h之后,鏡下可觀測(cè)到細(xì)胞融合現(xiàn)象(提示病毒包裝成功并開(kāi)始產(chǎn)生病毒顆粒)。轉(zhuǎn)染48、72 h后分別收集細(xì)胞上清液,1 500 r/min×10 min離心,0.45 μm濾過(guò)膜過(guò)濾,分裝至離心管,12 000 r/min×30 min、4 ℃離心濃縮病毒,于-80 ℃保存?zhèn)溆?。存放于液氮中更佳?/p>
1.2.3重組慢病毒感染以及穩(wěn)定株篩選 將PC-3細(xì)胞稀釋成1×105/mL細(xì)胞懸液,再以1×104/孔的密度接種于6孔板,然后加入重組慢病毒濾液,感染24 h后棄去含病毒的培養(yǎng)基,更換新鮮的完全培養(yǎng)基。繼續(xù)培養(yǎng)24 h后,加入終濃度2 μg /mL嘌呤霉素,每隔2天左右更換1次含嘌呤霉素(終濃度2 μg/mL)的培養(yǎng)基。2周后收集細(xì)胞,采用qPCR/Western blot法檢測(cè)LKB1的蛋白表達(dá)水平。
1.2.4Western blot法檢測(cè)LKB1蛋白的表達(dá)水平 棄去空白對(duì)照組(Blank組)、陰性對(duì)照組(NC組)以及LKB1過(guò)表達(dá)組(LKB1組)PC-3細(xì)胞中的培養(yǎng)液,預(yù)冷PBS清洗細(xì)胞1遍,收取各組細(xì)胞,使用RIPA細(xì)胞裂解液裂解3組PC-3細(xì)胞,然后提取細(xì)胞總蛋白;按BCA蛋白濃度測(cè)定法檢測(cè)3組PC-3細(xì)胞總蛋白濃度;平衡各組上樣濃度,然后使用SDS-PAGE凝膠電泳,隨后5%牛奶封閉1 h,分別用Flag、β-actin一抗4 ℃孵育過(guò)夜(Flag、β-actin抗體稀釋比分別為1 ∶1 000,1 ∶200,HRP標(biāo)記的二抗(1 ∶1 000)室溫孵育1 h,最后ECL發(fā)光顯色。
1.2.5qPCR檢測(cè)LKB1 mRNA的表達(dá) 提取Blank組、NC組、LKB1組PC-3細(xì)胞的總RNA,隨后分別以3組PC-3細(xì)胞總RNA為模板反轉(zhuǎn)錄合成cDNA,然后分別用LKB1,內(nèi)參的引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增,qPCR法檢測(cè)細(xì)胞中LKB1 mRNA的表達(dá),LKB1引物序列:正向5′-TGGTTCCGGAAGAAACATCCC-3′,反向5′-CACCGTGAAGTCCTGAGTGTAG-3′;GAPDH引物序列:正向5′-TCAACGACCCCTTCATTGAC-3′,反向5′-ATGCAGGGATGATGTTCTGG-3′。
1.2.6CCK-8法檢測(cè)PC-3細(xì)胞的增殖能力 取密度長(zhǎng)到約90%的未處理的Blank組PC-3細(xì)胞,以及NC組和LKB1組的PC-3穩(wěn)轉(zhuǎn)細(xì)胞系接種于96孔板,實(shí)驗(yàn)孔每孔為3×103/mL細(xì)胞,96孔板邊緣預(yù)留空白孔并加入等量滅菌PBS溶液,同時(shí)3組分別設(shè)置3個(gè)復(fù)孔。分別在鋪細(xì)胞后0、24、48、72 h時(shí)每孔中加入一定量的CCK-8溶液,繼續(xù)培養(yǎng)2 h,利用酶標(biāo)儀測(cè)定各實(shí)驗(yàn)孔吸收光值,并根據(jù)所得數(shù)據(jù)繪制各組細(xì)胞的生長(zhǎng)曲線圖。
1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理,計(jì)數(shù)資料采用t檢驗(yàn)、計(jì)量資料采用χ2檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1Westernblot法檢測(cè)LKB1蛋白的表達(dá)利用Western blot法檢測(cè)Blank組、NC組、LKB1組PC-3細(xì)胞中LKB1蛋白的表達(dá),結(jié)果顯示LKB1組PC-3細(xì)胞過(guò)表達(dá)LKB1(圖1)。
2.2qPCR法檢測(cè)LKB1的表達(dá)利用qPCR法檢測(cè)Blank組、NC組、LKB1組PC-3細(xì)胞中LKB1 mRNA的表達(dá),相對(duì)于Blank組、NC組,LKB1組PC-3細(xì)胞中LKB1 mRNA的表達(dá)顯著升高(圖2)。
圖1 PC-3細(xì)胞中LKB1蛋白的表達(dá)
圖2 PC-3細(xì)胞中LKB1 mRNA的表達(dá)
2.3CCK-8法檢測(cè)PC-3細(xì)胞的增殖能力CCK-8法檢測(cè)Blank組、NC組、LKB1組PC-3細(xì)胞0、24、48、72 h各時(shí)間點(diǎn)細(xì)胞的活力,結(jié)果顯示LKB1組PC-3細(xì)胞的生長(zhǎng)活力于鋪細(xì)胞24 h后開(kāi)始,明顯低于Blank組及NC組PC-3細(xì)胞;但Blank組以及NC組PC-3細(xì)胞生長(zhǎng)活力差異無(wú)顯著性(表1)。3組細(xì)胞的生長(zhǎng)曲線圖顯示,LKB1組PC-3細(xì)胞與Blank組PC-3細(xì)胞相比,生長(zhǎng)速度受到明顯抑制,而B(niǎo)lank組和NC組PC-3細(xì)胞相比生長(zhǎng)速度差異無(wú)顯著性(圖3)。
圖3 LKB1對(duì)PC-3細(xì)胞增殖的影響
分組0h24h48h72hBlank組0.1321±0.0250.2407±0.0290.4351±0.0340.7775±0.047NC組0.1297±0.0160.2398±0.0310.4317±0.0240.7801±0.029LKB1組0.0835±0.0290.1568±0.0280.2340±0.0410.3750±0.026
前列腺癌是多因素、多步驟、多基因共同作用的結(jié)果,涉及腫瘤細(xì)胞的增殖、血管生成、侵襲、遷移等一系列生物學(xué)過(guò)程。目前,大多數(shù)研究認(rèn)為L(zhǎng)KB1可以通過(guò)激活A(yù)MPK和抑制mTOR進(jìn)而調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的增殖,在能量不足的情況下,AMPK通路上游基因LKB1能夠磷酸化AMPK,從而激活A(yù)MPK,負(fù)性調(diào)控下游mTOR活性,并進(jìn)一步影響腫瘤的進(jìn)展。大量研究表明,LKB1在多種腫瘤,如子宮頸腫瘤卵巢癌、腎透明細(xì)胞癌中低表達(dá)甚至缺失,而且這些腫瘤的發(fā)生、發(fā)展也與LKB1基因密切相關(guān)[5-8]。研究發(fā)現(xiàn),在肺腺癌、鱗癌以及大細(xì)胞癌等不同亞型的肺癌中,發(fā)現(xiàn)均存在LKB1基因的突變[9-11]。相關(guān)研究表明,在LKB1基因敲除后的腫瘤細(xì)胞中,相比于正常未經(jīng)處理的腫瘤細(xì)胞,AMPK的表達(dá)降低,而且LKB1基因敲除后的腫瘤細(xì)胞的增殖活性及侵襲能力會(huì)明顯增強(qiáng)。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果均提示我們LKB1是重要的抑癌基因,抑制LKB1會(huì)增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的增殖、分化及侵襲。
現(xiàn)有研究中,病毒已經(jīng)成為常見(jiàn)的DNA或RNA有效載體。利用病毒為載體可以大大提高DNA或RNA進(jìn)入細(xì)胞的效率,因此在基因傳遞載體中最為高效[12]。慢病毒載體具有以下特征:(1)能夠?qū)⒛康幕蛘现了拗骰蚪M中,穩(wěn)定表達(dá);(2)具有感染分裂和非分裂細(xì)胞的能力;(3)具有廣泛性[13]。本實(shí)驗(yàn)成功構(gòu)建了LKB1過(guò)表達(dá)慢病毒質(zhì)粒,分別轉(zhuǎn)染LKB1過(guò)表達(dá)質(zhì)粒及陰性對(duì)照空載質(zhì)粒于前列腺癌PC-3細(xì)胞,再經(jīng)過(guò)嘌呤霉素篩選得到NC組穩(wěn)轉(zhuǎn)細(xì)胞系、LKB1過(guò)表達(dá)組穩(wěn)轉(zhuǎn)細(xì)胞系。并且利用CCK-8法檢測(cè)了LKB1對(duì)不同組細(xì)胞增殖狀態(tài)的影響。qPCR和Western blot檢測(cè)結(jié)果表明,與Blank組、NC組比較,LKB1組的LKB1 mRNA水平和蛋白表達(dá)水平均明顯升高;CCK-8實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與Blank組和NC組相比,LKB1組PC-3細(xì)胞的增殖能力明顯受到抑制,表明LKB1基因表達(dá)增強(qiáng)后,會(huì)明顯抑制PC-3細(xì)胞的增殖能力。提示我們LKB1基因在前列腺癌發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用,LKB1可作為研究前列腺癌細(xì)胞增殖分子機(jī)制的新靶點(diǎn)。
細(xì)胞持續(xù)旺盛的增殖是腫瘤細(xì)胞重要的特征之一,如何調(diào)控腫瘤細(xì)胞的增殖是目前腫瘤治療的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容之一。由于現(xiàn)在對(duì)LKB1在腫瘤發(fā)生、發(fā)展進(jìn)程中所發(fā)揮的功能尚未完全清楚,LKB1所涉及的信號(hào)通路和其在相關(guān)信號(hào)通路中所參與的機(jī)制也沒(méi)有完全清楚。本實(shí)驗(yàn)初步探討了過(guò)表達(dá)LKB1后對(duì)前列腺癌細(xì)胞增殖能力的影響,為進(jìn)一步觀察LKB1的分子機(jī)制和深入探討LKB1在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用提供了一定的理論基礎(chǔ),也為后續(xù)研究前列腺癌細(xì)胞的增殖調(diào)控機(jī)制提供潛在的重要靶點(diǎn)。
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