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        VDUP1對乳腺癌細(xì)胞MCF-7增殖及遷移的影響

        2017-06-24 12:25:35李建華徐利強(qiáng)倪修文孫亞云毛惠娜吳瑾惠
        中國病理生理雜志 2017年6期
        關(guān)鍵詞:細(xì)胞系培養(yǎng)基通路

        李建華, 徐利強(qiáng), 倪修文, 孫亞云, 毛惠娜, 吳瑾惠

        (嘉興市中心血站, 浙江 嘉興 314000 )

        VDUP1對乳腺癌細(xì)胞MCF-7增殖及遷移的影響

        李建華, 徐利強(qiáng), 倪修文△, 孫亞云, 毛惠娜, 吳瑾惠

        (嘉興市中心血站, 浙江 嘉興 314000 )

        目的: 探討過表達(dá)/沉默維生素D3上調(diào)蛋白1(vitamin D3 up-regulated protein 1,VDUP1)基因?qū)θ巳橄侔┘?xì)胞系MCF-7增殖和遷移能力的影響及相關(guān)作用機(jī)制。 方法: 通過基因過表達(dá)/干擾技術(shù)上調(diào)/下調(diào)乳腺癌細(xì)胞系MCF-7中VDUP1基因的表達(dá);實(shí)時熒光定量PCR檢測細(xì)胞中VDUP1的mRNA表達(dá)水平;CCK-8法、BrdU實(shí)驗(yàn)和Transwell細(xì)胞遷移實(shí)驗(yàn)分別用于檢測細(xì)胞增殖和遷移能力;Western blot檢測細(xì)胞中Akt、p-Akt、GSK3β和p-GSK3β的蛋白水平。 結(jié)果: 基因過表達(dá)/干擾技術(shù)可上調(diào)/下調(diào)乳腺癌細(xì)胞系MCF-7中VDUP1基因的表達(dá);過表達(dá)VDUP1基因后,MCF-7的細(xì)胞活力、DNA合成和細(xì)胞遷移能力顯著降低(P<0.05),而沉默VDUP1基因后,MCF-7的細(xì)胞活力、DNA合成和細(xì)胞遷移能力則顯著升高(P<0.05)。此外,過表達(dá)VDUP1基因可下調(diào)p-Akt和p-GSK3β的蛋白水平(P<0.05),而沉默VDUP1基因的結(jié)果則相反。 結(jié)論: 改變VDUP1基因表達(dá)水平可影響MCF-7細(xì)胞的增殖和遷移能力,其作用機(jī)制可能與Akt/GSK3β信號通路有關(guān)。

        維生素D3上調(diào)蛋白1; MCF-7細(xì)胞; 細(xì)胞增殖; 細(xì)胞遷移; Akt/GSK3β信號通路

        乳腺癌的發(fā)生發(fā)展是一個多基因參與,多階段的復(fù)雜演化過程,其中涉及到多種原癌基因及抑癌基因等的異常表達(dá)[1-3];深入探討其中涉及的基因功能,不僅有助于深化對乳腺癌發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識,且有助于篩選乳腺癌診療的新靶點(diǎn)。

        維生素D3上調(diào)蛋白1(vitamin D3 upregulated protein 1,VDUP1)基因,即硫氧還蛋白(thioredoxin,TRX)結(jié)合基因,位于人染色體1q21上[4]。已有大量文獻(xiàn)報道VDUP1作為一種抑癌基因,在包括肝癌[4]、乳腺癌[5]等多種腫瘤中表達(dá)異常。研究表明,VDUP1是維持細(xì)胞內(nèi)部微環(huán)境穩(wěn)定的一種多功能蛋白,作為TRX的內(nèi)源性抑制劑,VDUP1可通過抑制TRX的活性廣泛參與調(diào)控細(xì)胞的增殖、凋亡及分化等病理生理過程[6-8]。然而有關(guān)VDUP1對乳腺癌細(xì)胞的具體作用研究甚少。本實(shí)驗(yàn)采用基因過表達(dá)/干擾技術(shù)上調(diào)/下調(diào)乳腺癌細(xì)胞系MCF-7中VDUP1基因的表達(dá),而后通過CCK-8法、BrdU實(shí)驗(yàn)和Transwell細(xì)胞遷移實(shí)驗(yàn)檢測MCF-7細(xì)胞的增殖及遷移能力的變化,初步探討VDUP1基因?qū)CF-7細(xì)胞相關(guān)生物學(xué)功能的影響,此外采用Western blot檢測相關(guān)蛋白表達(dá)的變化,進(jìn)一步討論VDUP1基因調(diào)控MCF-7細(xì)胞的相關(guān)機(jī)制。

        材 料 和 方 法

        1 材料

        人乳腺癌細(xì)胞系MCF-7(中科院細(xì)胞庫);VDUP1過表達(dá)質(zhì)粒及對照質(zhì)粒(Gene Copoeia);VDUP1 siRNA及陰性對照siRNA(上海吉瑪制藥技術(shù)有限公司);胰蛋白酶和CCK-8試劑(Sigma);BrdU細(xì)胞增殖分析試劑盒(Chemicon);DMEM培養(yǎng)基及Opti-MEM培養(yǎng)基(Gibco);Transwell小室(Corning);Lipofectamine 2000及相關(guān)轉(zhuǎn)染試劑(Invitrogen);抗Akt、糖原合成酶激酶3β(glycogen synthase kinase 3β,GSK3β)、p-Akt、p-GSK3β抗體和HRP標(biāo)記的抗兔 II 抗(Santa Cruz)。

        2 方法

        2.1 細(xì)胞培養(yǎng) 人乳腺癌細(xì)胞系MCF-7常規(guī)貼壁培養(yǎng)于含10%胎牛血清的DMEM培養(yǎng)基中,培養(yǎng)條件為5% CO2、37 ℃恒溫培養(yǎng)箱;待細(xì)胞生長至培養(yǎng)瓶的約80%時,胰蛋白酶常規(guī)進(jìn)行消化,傳代。

        2.2 細(xì)胞轉(zhuǎn)染 取對數(shù)生長期的細(xì)胞接種于6孔板中(密度為2×108/L),待細(xì)胞生長融合至60%~80%,換無血清的培養(yǎng)基同步化12 h,隨后進(jìn)行轉(zhuǎn)染。組別設(shè)置為空白對照(control)組、陰性對照(negative control siRNA,Neg)組、VDUP1 siRNA干擾組(siRNA組)、空質(zhì)粒(vector,Vec)組和VDUP1過表達(dá)組(VDUP1組)。將質(zhì)粒溶解于Opti-MEM培養(yǎng)基中孵育5 min,同時另取Lipofectamine 2000溶入Opti-MEM培養(yǎng)基中孵育5 min;而后將兩者輕柔混合,室溫靜置20 min。然后將混合物加入各組細(xì)胞中,置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)6 h后,更換為正常細(xì)胞培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng)48 h。提取細(xì)胞蛋白測定轉(zhuǎn)染效率并進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)分析。

        2.3 CCK-8法和BrdU法檢測各組細(xì)胞的增殖水平 接種細(xì)胞于96孔板中(每孔2×103個),處理后加培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng)22 h,隨后向每孔加入10 μL CCK-8試劑,置于37 ℃、5% CO2恒溫培養(yǎng)箱中繼續(xù)培養(yǎng)2 h。于450 nm波長處檢測各孔吸光度(A)值,每組設(shè)3個復(fù)孔。另設(shè)單孔只加入培養(yǎng)基不加入MCF-7細(xì)胞作為空白對照,計算各組細(xì)胞的細(xì)胞活力。另接種細(xì)胞至96孔板中(每孔1×103個),處理后加培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng)24 h,隨后加入BrdU,共培養(yǎng)24 h。培養(yǎng)結(jié)束后倒出培養(yǎng)液,加入100 μL固定液,室溫孵育30 min,洗板3次。5% FBS封閉30 min。加入甲酰胺100 ℃下變性5 min,冷卻洗滌后加入抗小鼠BrdU單抗,陰性對照組加PBS。蘇木素襯染,顯微鏡下計數(shù),重復(fù)實(shí)驗(yàn)6次。

        2.4 實(shí)時熒光定量PCR(qPCR)檢測轉(zhuǎn)染細(xì)胞中VDUP1的mRNA表達(dá) 收集各組細(xì)胞,總RNA的提取按照Trizol說明書進(jìn)行,所提RNA經(jīng)紫外分光光度法測定A260值,并進(jìn)行定量。建立反轉(zhuǎn)錄反應(yīng)。VDUP1的上游引物為5’-ACTCGTGTCAAAGCCGTTAGGA-3’,下游引物為5’-AGCTCAAAGCCGAACTTGTACTCA-3’; GAPDH為內(nèi)參照,其上游引物為5’-CTCTGCTCCTCCTGTTCGAC-3’,下游引物為5’-GCGCCCAATACGACCAAATC-3’。PCR擴(kuò)增條件為:90 ℃ 10 s; 92 ℃ 15 s, 60 ℃ 15 s, 74 ℃ 15 s, 40個循環(huán)。反應(yīng)結(jié)束后,標(biāo)準(zhǔn)曲線和擴(kuò)增曲線由PCR儀器自動生成,所得結(jié)果直接在熒光定量操作系統(tǒng)中進(jìn)行比較分析,目標(biāo)基因的相對定量用2-ΔΔCt法計算。

        2.5 Transwell細(xì)胞遷移實(shí)驗(yàn) 胰酶消化收集各組細(xì)胞后,用培養(yǎng)基重懸細(xì)胞后將細(xì)胞接種于Transwell小室的上室中(密度2×108/L),同時在Transwell小室的下室內(nèi)加入常規(guī)培養(yǎng)基,置于37 ℃、5% CO2培養(yǎng)箱中繼續(xù)培養(yǎng)24 h。取出后,棄去上室培養(yǎng)液,用5%戊二醛4 ℃固定15 min;PBS沖洗3次,并用棉簽擦除上室表面的細(xì)胞,然后加0.1%結(jié)晶紫染色,PBS漂洗后置于倒置顯微鏡下觀察并拍照,計數(shù)染色細(xì)胞的個數(shù)(每組細(xì)胞計數(shù)5個視野取均值)。

        2.6 Western blot檢測相關(guān)蛋白的表達(dá) 離心收集各組經(jīng)相應(yīng)處理的細(xì)胞,提取總蛋白并用BCA試劑盒測定蛋白濃度進(jìn)行定量,每道加入80 μg蛋白進(jìn)行SDS-PAGE,待藍(lán)色loading buffer泳出后,將蛋白電轉(zhuǎn)至PVDF膜上,用含5% 脫脂牛奶的PBS緩沖液封閉90 min,加入相應(yīng)比例的 I 抗,4 ℃孵育過夜;復(fù)溫后再加入相應(yīng) II 抗,室溫孵育2 h,化學(xué)發(fā)光法顯影,定影并沖洗膠片。所得結(jié)果經(jīng)ImageJ軟件行蛋白半定量灰度分析。

        3 統(tǒng)計學(xué)處理

        所有數(shù)據(jù)采用SPSS 15.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)表示,組間采用單因素方差分析(one-way ANOVA),各組均數(shù)間兩兩比較采用Bonferroni校正的t檢驗(yàn),以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

        結(jié) 果

        1 qPCR檢測VDUP1的mRNA表達(dá)水平

        各組細(xì)胞經(jīng)轉(zhuǎn)染后,采用qPCR檢測VDUP1的mRNA表達(dá)水平。結(jié)果顯示,與control組相比,VDUP1組中VDUP1的表達(dá)明顯升高,而siRNA組中VDUP1的 mRNA表達(dá)顯著降低,提示細(xì)胞轉(zhuǎn)染成功,見圖1。

        2 過表達(dá)/沉默VDUP1基因后MCF-7細(xì)胞增殖能力的變化

        過表達(dá)/沉默VDUP1基因后,采用CCK-8法檢測細(xì)胞活力變化。結(jié)果表明,與control 組相比,過表達(dá)VDUP1基因后,MCF-7細(xì)胞的活力顯著降低;而沉默VDUP1基因后,MCF-7細(xì)胞的活力顯著升高。BrdU實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,過表達(dá)VDUP1基因后,MCF-7細(xì)胞的DNA合成顯著低于對照組;而沉默VDUP1基因后,MCF-7細(xì)胞的DNA合成顯著高于對照組,見圖2。

        Figure 1.The mRNA expression levels of VDUP1 in the MCF-7 cells after transfected with plamid/siRNA. Mean±SD.n=6.*P<0.05vscontrol group.

        圖1 MAF-7細(xì)胞中轉(zhuǎn)染質(zhì)粒/siRNA后VDUP1的 mRNA表達(dá)水平

        Figure 2.The effects ofVDUP1 over-expression/knockdown on the proliferation of the MCF-7 cells. A: the cell viability was detected by CCK-8 assay; B: the cell proliferation was determined by BrdU assay. Mean±SD.n=3.*P<0.05vscontrol group.

        圖2 過表達(dá)/沉默VDUP1基因?qū)CF-7細(xì)胞增殖的影響

        3 過表達(dá)/沉默VDUP1基因后MCF-7細(xì)胞的遷移能力變化

        過表達(dá)/沉默VDUP1基因后,Transwell遷移實(shí)驗(yàn)檢測MCF-7細(xì)胞遷移能力的變化。過表達(dá)VDUP1基因可顯著降低MCF-7細(xì)胞的遷移能力,而沉默VDUP1基因則顯著增加其遷移能力,見圖3。

        4 過表達(dá)/沉默VDUP1基因后MCF-7細(xì)胞中Akt/GSK3β信號通路活性的變化

        過表達(dá)/沉默VDUP1基因后,Western blot法檢測細(xì)胞中Akt/GSK3β信號通路活性的變化。結(jié)果顯示:與control組相比,過表達(dá)VDUP1基因后,MCF-7細(xì)胞中p-Akt和p-GSK3β的蛋白水平顯著降低;而沉默VDUP1基因后,p-Akt和p-GSK3β的蛋白表達(dá)水平則顯著增加,見圖4。

        Figure 3.The effects ofVDUP1 over-expression/knockdown on the migration ability of the MCF-7 cells. Mean±SD.n=6.*P<0.05vscontrol group.

        圖3 過表達(dá)/沉默VDUP1基因?qū)CF-7細(xì)胞遷移能力的影響

        Figure 4.The effects ofVDUP1 over-expression/knockdown on the protein levels of p-Akt and p-GSK3β in the MCF-7 cells. Mean±SD.n=6.*P<0.05vscontrol group.

        圖4 過表達(dá)/沉默VDUP1基因?qū)CF-7細(xì)胞中p-Akt和p-GSK3β蛋白水平的影響

        討 論

        關(guān)于VDUP1基因在腫瘤中的作用,早期的研究顯示其是一種抑癌基因;隨著研究的深入,研究者們發(fā)現(xiàn)VDUP1是TRX的內(nèi)源性抑制劑,不僅廣泛參與調(diào)控細(xì)胞的增殖、凋亡及分化等病理生理過程,還具有免疫調(diào)節(jié)作用,并參與炎癥反應(yīng)及體內(nèi)抗氧化應(yīng)激反應(yīng)[9-11]。本研究在分子水平上,通過構(gòu)建過表達(dá)/沉默VDUP1基因的人乳腺癌MCF-7細(xì)胞探討VDUP1基因?qū)CF-7細(xì)胞增殖及遷移的作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)過表達(dá)VDUP1基因時,MCF-7細(xì)胞的增殖與遷移能力顯著降低,而當(dāng)沉默VDUP1基因后,MCF-7細(xì)胞的增殖與遷移能力則顯著增加,提示VDUP1基因可能與乳腺癌的發(fā)生發(fā)展有著密切的關(guān)系。

        關(guān)于VDUP1調(diào)控細(xì)胞病理生理過程的作用機(jī)制,大量研究表明,VDUP1是一種細(xì)胞內(nèi)信號分子,其作用主要是通過TRX來發(fā)揮的;VDUP1可與TRX活性區(qū)的2個半胱氨酸殘基相結(jié)合,抑制TRX的活性[12-13]。TRX是一種強(qiáng)力抗氧化劑,可通過抑制細(xì)胞凋亡信號ASK1-JNK/p38 MAPK信號通路調(diào)控細(xì)胞凋亡[14];且抑制TRX-1還可促進(jìn)Akt/GSK3β的活化,進(jìn)而發(fā)揮心肌保護(hù)效應(yīng)[15]。此外也有研究提示,VDUP1可通過抑制Akt的磷酸化調(diào)控人晶狀體上皮細(xì)胞的自噬[16]。Akt/GSK3β通路廣泛存在于細(xì)胞中,通過其磷酸化調(diào)控下游細(xì)胞增殖、凋亡及代謝等相關(guān)蛋白的表達(dá),進(jìn)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、加快細(xì)胞周期進(jìn)程、調(diào)控腫瘤細(xì)胞耐藥性的發(fā)生[17-19]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示過表達(dá)VDUP1后,MCF-7細(xì)胞中p-Akt和p-GSK3β的蛋白表達(dá)顯著降低,而沉默VDUP1則p-Akt和p-GSK3β的蛋白表達(dá)顯著增加,提示VDUP1基因調(diào)控MCF-7細(xì)胞增殖及遷移可能與Akt/GSK3β信號通路有關(guān),但是VDUP1與Akt/GSK3β信號通路之間的具體關(guān)系還有待進(jìn)一步深入的研究。

        綜上所述,本研究在分子水平上,通過構(gòu)建過表達(dá)/沉默VDUP1基因的人乳腺癌MCF-7細(xì)胞探討VDUP1的功能。結(jié)果發(fā)現(xiàn),過表達(dá)VDUP1基因可抑制MCF-7細(xì)胞的增殖和遷移能力,沉默VDUP1基因則促進(jìn)MCF-7細(xì)胞的增殖和遷移能力,其作用機(jī)制可能與Akt/GSK3β信號通路有關(guān)。這提示,VDUP1基因可能與乳腺癌的發(fā)生發(fā)展有著密切的關(guān)系,有望成為乳腺癌診療的新靶點(diǎn)。

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        (責(zé)任編輯: 盧 萍, 羅 森)

        Effects of VDUP1 on proliferation and migration of human breast cancer MCF-7 cells

        LI Jian-hua, XU Li-qiang, NI Xiu-wen, SUN Ya-yun, MAO Hui-na, WU Jin-hui

        (JiaxingBloodCenter,Jiaxing314000,China.E-mail:nixiuwen322904@163.com)

        AIM: To investigate the effect of vitamin D3 up-regulated protein 1 (VDUP1) gene over-expression/knockdown on the proliferation and migration of human breast cancer MCF-7 cells and its related mechanisms.METHODS: Gene over-expression/interference techniques were used to up-regulate/down-regulate the expression of VDUP1 in the MCF-7 cells. The mRNA expression of VDUP1 was detected by qPCR. CCK-8, BrdU and Transwell assays were used to measure the cell viability, proliferation and migration, respectively. The protein levels of Akt, p-Akt, GSK3β and p-GSK3β were determined by Western blot.RESULTS: The mRNA expression of VDUP1 was up-regulated after transfection withVDUP1 over-expression plasmid (P<0.05), and down-regulated after transfection withVDUP1 siRNA (P<0.05). Over-expression ofVDUP1 significantly inhibited MCF-7 cell proliferation and migration (P<0.05), while knockdown ofVDUP1 enhanced cell proliferation and migration (P<0.05). Furthermore, over-expression ofVDUP1 up-regulated the protein levels of p-Akt and p-GSK3β (P<0.05). Inverse results were obtained after knockdown ofVDUP1. CONCLUSION: The viability and migration ability of MCF-7 cells are inhibited by over-expression ofVDUP1 but enhanced byVDUP1 knockdown, which may be related with Akt/GSK3β pathway.

        Vitamin D3 up-regulated protein 1; MCF-7 cells; Cell proliferation; Cell migration; Akt/GSK3β pathway

        1000- 4718(2017)06- 1060- 05

        2017- 04- 01

        2017- 04- 24

        R730.23

        A

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