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        下調(diào)RNA解螺旋酶DDX5表達(dá)對(duì)膠質(zhì)瘤SHG44細(xì)胞周期和凋亡的影響及其機(jī)制

        2021-12-15 08:11:06秦鐵城杜潤爽宋雪飛
        安徽醫(yī)藥 2021年12期
        關(guān)鍵詞:連環(huán)印跡存活

        秦鐵城,杜潤爽,宋雪飛

        膠質(zhì)瘤是一種腦部常見的惡性腫瘤,具有侵襲性強(qiáng)和術(shù)后復(fù)發(fā)率、死亡率高等特點(diǎn);盡管近年來膠質(zhì)瘤在治療方面取得了很大進(jìn)步,但其預(yù)后效果仍不太理想。因此,深入了解膠質(zhì)瘤發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)制,尋找新的有效的治療策略十分必要。RNA 解螺旋酶DDX5(DEAD-box helicase 5)是一種生物學(xué)功能多樣的核蛋白,在胚胎發(fā)育、細(xì)胞增殖、凋亡和核糖體生物合成等過程中發(fā)揮著重要作用。研究顯示,DDX5 在乳腺癌、肝癌和胃癌等多種腫瘤中異常高表達(dá),且可通過調(diào)控細(xì)胞生物學(xué)行為參與腫瘤的發(fā)生與發(fā)展。近年來,有研究指出,DDX5 在膠質(zhì)瘤中表達(dá)上調(diào),其表達(dá)水平與腫瘤大小、腫瘤分級(jí)和顱內(nèi)轉(zhuǎn)移等密切相關(guān),且具有促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移的作用,但其對(duì)細(xì)胞周期和凋亡的影響并不清楚。因此,本研究于2018年3月至2019年4月通過下調(diào)DDX5表達(dá)探索對(duì)膠質(zhì)瘤SHG44 細(xì)胞周期和凋亡的影響及可能機(jī)制,旨在進(jìn)一步揭示DDX5 在膠質(zhì)瘤發(fā)病過程中的作用,為膠質(zhì)瘤的治療提供新線索。

        1 材料與方法

        1.1 細(xì)胞、試劑與儀器

        人膠質(zhì)瘤細(xì)胞系SHG44( 中科院上海細(xì)胞庫), 改良伊格爾培養(yǎng)基(Dulbecco's modified eagle medium,DMEM)(美國Biological Industries),胎牛血清(杭州四季青),青鏈霉素混合液(北京索萊寶),0.25% 胰蛋白酶(美國Gibco),辣根酶標(biāo)記的山羊抗鼠或兔IgG 抗體(北京中杉金橋),靶向DDX5 的小干擾RNA(small interference RNA,siRNA)(正向引物5'-GCAAGUAGCUGCUGAAUAUUU-3'/反向引物5'-AUAUUCAGCAGCUACUUGCUU-3')及其陰性對(duì)照(NC)siRNA( 正向引物5'-UUCUCCGAACGUGUCACGUTT-3'/反向引物5'-ACGUGACACGUUCGGAGAATT-3')(上海吉瑪)。兔抗人β 肌動(dòng)蛋白(β-actin)、β-連環(huán)素單克隆抗體和鼠抗人細(xì)胞周期蛋白D1(cyclin D1)、存活蛋白單克隆抗體(美國Santa Cruz),兔抗人c-Myc、DDX5 單克隆抗體(美國Abcam),轉(zhuǎn)染試劑脂質(zhì)體(Lipofectamine)?3000 和Trizol 試劑(美國Invitrogen),逆轉(zhuǎn)錄試劑盒(北京Transgen),二喹啉甲酸(Bicinchoninic acid,BCA)蛋白定量試劑盒和十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)配制試劑盒(上海碧云天生物技術(shù)研究所),恒溫二氧化碳細(xì)胞培養(yǎng)箱、酶標(biāo)儀和分光光度計(jì)(美國Thermo Forma),倒置顯微鏡(日本Olympus),凝膠成像系統(tǒng)和聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)儀(美國Bio-Rad)。

        1.2 細(xì)胞培養(yǎng)、分組與轉(zhuǎn)染

        采用含10% 胎牛血清和100 U/mL青鏈霉混合液的DMEM 培養(yǎng)基在5%二氧化碳、37 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中常規(guī)培養(yǎng)SHG44 細(xì)胞。將對(duì)數(shù)生長期的SHG44細(xì)胞以10個(gè)/孔接種至6 孔板上后,置于細(xì)胞培養(yǎng)箱中常規(guī)培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)分為siRNA-NC 組(轉(zhuǎn)染NC siRNA)和siRNA-DDX5 組(轉(zhuǎn)染靶向DDX5的siRNA),每組設(shè)置3個(gè)復(fù)孔。待細(xì)胞匯合度達(dá)75% 左右時(shí),參照Lipofectamine ?3000 說明書步驟根據(jù)實(shí)驗(yàn)分組將50 nmol/L 靶向DDX5 的siRNA 和陰性對(duì)照siRNA 轉(zhuǎn)染至SHG44 細(xì)胞中。轉(zhuǎn)染6 h 后更換新鮮培養(yǎng)液繼續(xù)培養(yǎng),待培養(yǎng)48 h 后收集各組細(xì)胞,采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR 和蛋白質(zhì)印跡法分別檢測(cè)各組細(xì)胞中DDX5 mRNA 和蛋白的表達(dá)水平以評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)染效果。

        1.3 實(shí)時(shí)熒光定量PCR 檢測(cè)DDX5 mRNA 的表達(dá)

        采用Trizol 一步法提取SHG44 細(xì)胞總RNA,并采用分光光度計(jì)檢測(cè)RNA 的濃度與完整性。參照逆轉(zhuǎn)錄試劑盒說明書將RNA 進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄合成單鏈互補(bǔ)DNA(cDNA)。以cDNA 為模板,根據(jù)上海生工生物合成的PCR 引物(DDX5 正向5’-CACATCAATCATCAGCCATTCCT-3’,反向5’-CAAACAAATAGGCCCATCGC-3’;β -actin 正向5’-GTGGGGCGCCCCAGGCACCA-3’,反向5’-CTCCTTAATGTCACGCACG -ATTTC-3’),按照PCR 擴(kuò)增條件(94 ℃預(yù)變性180 s;94 ℃變性20 s、58 ℃退火30 s、72 ℃延伸45 s,38個(gè)循環(huán))進(jìn)行擴(kuò)增,以β-actin 為內(nèi)參,2法檢測(cè)各組SHG44細(xì)胞中DDX5 mRNA 的表達(dá)水平。實(shí)驗(yàn)設(shè)置3個(gè)復(fù)孔,重復(fù)3次。

        1.4 流式細(xì)胞儀檢測(cè)細(xì)胞周期分布和凋亡

        (1)細(xì)胞周期檢測(cè):收集轉(zhuǎn)染后的各組SHG44 細(xì)胞于離心管中,1000 r/min 離心5 min 后棄上清,加入預(yù)冷的磷酸緩沖鹽溶液(PBS)重懸細(xì)胞,離心洗滌細(xì)胞3次。加入預(yù)冷的70% 乙醇4 ℃下固定24 h 后,再次以預(yù)冷的PBS 洗滌細(xì)胞2 次。吸去PBS 后,加入2 μL RNA 酶和200 μL 的PBS;37 ℃下孵育30 min 后,加入0.5 mL 50 mg/L的碘化丙啶(PI);室溫下避光染色30 min 后,上流式細(xì)胞儀檢測(cè)各組細(xì)胞周期分布情況。實(shí)驗(yàn)設(shè)置3個(gè)復(fù)孔,重復(fù)3 次。(2)細(xì)胞凋亡檢測(cè):收集轉(zhuǎn)染后的各組SHG44 細(xì)胞后,調(diào)整細(xì)胞濃度為10個(gè)/毫升。取100 μL 細(xì)胞懸液于離心管中,加入5 μL 膜聯(lián)蛋白V-異硫氰酸熒光素(Annexin V-FITC)和5 μL PI 充分混勻后,室溫避光下孵育反應(yīng)15 min;補(bǔ)加400 μL 結(jié)合緩沖液后,于1 h 內(nèi)上流式細(xì)胞儀檢測(cè)各組細(xì)胞的細(xì)胞凋亡率。實(shí)驗(yàn)設(shè)置3個(gè)復(fù)孔,重復(fù)3次。

        1.5 蛋白質(zhì)印跡法檢測(cè)DDX5、

        β-

        連環(huán)素、c-Myc、cyclin D1 和存活蛋白的表達(dá)

        收集轉(zhuǎn)染后的各組細(xì)胞后,加入細(xì)胞裂解液抽提各組細(xì)胞總蛋白。參照BCA 蛋白定量試劑盒說明書對(duì)所提蛋白樣品進(jìn)行定量。將蛋白樣品與上樣緩沖液等體積混勻后,置于沸水浴中煮沸5 min。將熱變性后的蛋白樣品按照每孔80 μg 上樣至12% SDS-PAGE 凝膠(參照SDS-PAGE 凝膠配制試劑盒說明書制備)孔中行電泳分離;電泳結(jié)束后,電轉(zhuǎn)至聚偏二氟乙烯(PVDF)膜上。以5% 脫脂奶粉封膜2 h 后,浸入一抗工作液(DDX51∶1000、β-連環(huán)素1∶500、c-Myc 1∶1000、cyclin D11∶800、存活蛋白1∶800和β-actin 1∶1000)中4 ℃下孵育過夜;次日,再以辣根酶標(biāo)記的山羊抗鼠或兔IgG 抗體(1∶5000)室溫孵育2 h。經(jīng)化學(xué)發(fā)光劑暗室內(nèi)顯影曝光后,以β-actin 為內(nèi)參,采用凝膠成像系統(tǒng)掃描分析各組細(xì)胞中DDX5、β-連環(huán)素、c-Myc、cyclin D1和存活蛋白的表達(dá)水平。

        2 結(jié)果

        2.1 轉(zhuǎn)染后膠質(zhì)瘤SHG44 細(xì)胞中DDX5 表達(dá)下調(diào)

        實(shí)時(shí)熒光定量PCR 和蛋白質(zhì)印跡法檢測(cè)結(jié)果顯示,與siRNA-NC 組比較,siRNA-DDX5 組細(xì)胞中DDX5 mRNA[(0.98±0.06)比(0.25±0.02),

        t

        =34.627,

        P

        <0.001)]和蛋白[(0.68±0.05)比(0.23±0.03),

        t

        =23.152,

        P

        <0.001)]的表達(dá)水平明顯降低,蛋白水平見圖1。

        圖1 蛋白質(zhì)印跡法檢測(cè)各組細(xì)胞中RNA解螺旋酶DDX5蛋白的表達(dá)情況

        2.2 下調(diào)DDX5 表達(dá)可誘導(dǎo)膠質(zhì)瘤SHG44 細(xì)胞周期阻滯于S 期并促進(jìn)膠質(zhì)瘤SHG44 細(xì)胞凋亡

        流式細(xì)胞儀檢測(cè)結(jié)果顯示,與siRNA-NC 組比較,siRNA-DDX5 組細(xì)胞在G0/G1 期所占百分比明顯降低,而在S 期所占百分比明顯升高(

        P

        <0.05),細(xì)胞凋亡率也明顯升高(

        P

        <0.05)。見表1。

        表1 各組細(xì)胞周期分布情況/(%,±s)

        2.3 下調(diào)DDX5 表達(dá)可抑制膠質(zhì)瘤SHG44 細(xì)胞中Wnt/

        β-

        連環(huán)素信號(hào)通路的活化

        蛋白質(zhì)印跡法檢測(cè)結(jié)果顯示,與siRNA-NC 組比較,siRNA-DDX5 組細(xì)胞中Wnt/β-連環(huán)素信號(hào)通路關(guān)鍵因子β-連環(huán)素及其下游相關(guān)蛋白c-Myc、cyclin D1 和存活蛋白的表達(dá)水平均明顯降低(

        P

        <0.05)。見圖2、表2。

        圖2 蛋白質(zhì)印跡法檢測(cè)各組β-連環(huán)素、c-Myc、cyclin D1和存活蛋白的表達(dá)水平

        表2 各組細(xì)胞中β-連環(huán)素、c-Myc、細(xì)胞周期蛋白D1(cyclin D1)和存活蛋白表達(dá)水平的比較/±s

        3 討論

        DEAD 盒蛋白家族是一類廣泛存在于哺乳動(dòng)物體內(nèi)的進(jìn)化上高度保守的ATP 依賴性RNA 解旋酶,在RNA 代謝過程中發(fā)揮著重要作用;DDX5 是該家族中的重要成員,又名RNA解螺旋酶p68,其蛋白分子量為6.9×10Da,它的調(diào)控基因定位于17q21 染色體上;隨著研究的不斷深入,DDX5 除了參與核糖體生物合成外,還在細(xì)胞增殖、凋亡和信號(hào)通路調(diào)控等過程中發(fā)揮著重要作用,與人類惡性腫瘤的發(fā)生與發(fā)展有著密切關(guān)系。在肝癌中DDX5 呈現(xiàn)高表達(dá),且其表達(dá)水平的改變與腫瘤大小、分級(jí)、分化程度和預(yù)后不良等密切相關(guān);同時(shí),敲除DDX5表達(dá)可通過調(diào)控蛋白激酶B 信號(hào)通路抑制腫瘤細(xì)胞侵襲、遷移和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化。在胃癌中,DDX5 過表達(dá)可減弱長鏈非編碼RNA 心肌梗死相關(guān)轉(zhuǎn)錄本(MIAT)沉默對(duì)癌細(xì)胞增殖的抑制作用,可恢復(fù)轉(zhuǎn)染MIAT 特異性siRNA 引起的癌細(xì)胞S 期阻滯,并消除MIAT表達(dá)下調(diào)時(shí)引起的細(xì)胞凋亡。

        本研究成功下調(diào)DDX5 表達(dá)后發(fā)現(xiàn),膠質(zhì)瘤SHG44 細(xì)胞在G0/G1 期的百分比明顯降低,而在S期的百分比明顯升高,下調(diào)DDX5 表達(dá)可誘導(dǎo)膠質(zhì)瘤SHG44 細(xì)胞周期阻滯于S 期。此外,本研究還發(fā)現(xiàn),DDX5 下調(diào)后SHG44 細(xì)胞凋亡率明顯升高。結(jié)果表明,下調(diào)DDX5 表達(dá)可誘導(dǎo)膠質(zhì)瘤SHG44 細(xì)胞周期阻滯并促進(jìn)細(xì)胞凋亡。這提示,DDX5 可通過調(diào)控細(xì)胞周期和凋亡參與膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展。

        Wnt/β-連環(huán)素信號(hào)通路是細(xì)胞內(nèi)經(jīng)典的Wnt通路,β-連環(huán)素是該通路的關(guān)鍵因子,其在細(xì)胞質(zhì)中過量聚集可進(jìn)入細(xì)胞核,啟動(dòng)下游相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄,參與包括膠質(zhì)瘤在內(nèi)的多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展。DDX5 可通過激活Wnt/β-連環(huán)素信號(hào)逆轉(zhuǎn)lncRNA NEAT1 誘導(dǎo)的細(xì)胞周期阻滯和凋亡;而靶向抑制DDX5 表達(dá)可通過抑制Wnt/β-連環(huán)素信號(hào)通路相關(guān)蛋白β-連環(huán)素,c-Myc 和cyclin D1 的表達(dá)抑制該通路活化發(fā)揮抑制食管癌細(xì)胞增殖和侵襲的作用。在前列腺癌中,DDX5 缺失通過抑制哺乳動(dòng)物雷帕霉素復(fù)合物1(mTORC1)信號(hào)傳導(dǎo)途徑引起癌細(xì)胞凋亡;mTORC1 抑制劑雷帕霉素可通過下調(diào)存活蛋白來增強(qiáng)多西紫杉醇對(duì)去勢(shì)耐藥前列腺癌PC-3 異種移植模型的療效。c-Myc 是一種重要的原癌基因,在促進(jìn)腫瘤生長和血管生成等過程中發(fā)揮著重要作用;cyclin D1是一種細(xì)胞周期G1期的細(xì)胞周期素,同時(shí)也是一種重要的原癌基因,在細(xì)胞惡性增殖過程中發(fā)揮著重要作用;存活蛋白是凋亡抑制蛋白家族成員,具有很強(qiáng)的抗凋亡作用;三者均是Wnt/β-連環(huán)素信號(hào)通路下游相關(guān)因子,在膠質(zhì)瘤細(xì)胞周期和凋亡過程中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。本研究采用蛋白質(zhì)印跡法進(jìn)一步檢測(cè)發(fā)現(xiàn),DDX5下調(diào)后膠質(zhì)瘤SHG44 細(xì)胞中β-連環(huán)素,c-Myc、cyclin D1 和存活蛋白的表達(dá)水平明顯降低。結(jié)果表明,下調(diào)DDX5 表達(dá)可抑制Wnt/β-連環(huán)素信號(hào)通路的活化。提示,下調(diào)DDX5 表達(dá)可能通過抑制Wnt/β-連環(huán)素信號(hào)通路的活化影響下游c-Myc、cyclin D1和存活蛋白的表達(dá)進(jìn)而誘導(dǎo)膠質(zhì)瘤細(xì)胞周期阻滯和凋亡。

        綜上所述,下調(diào)DDX5 表達(dá)可誘導(dǎo)膠質(zhì)瘤SHG44 細(xì)胞周期阻滯和凋亡,其作用機(jī)制可能與抑制Wnt/β-catenin 信號(hào)通路的活化有關(guān)。該結(jié)果初步揭示了DDX5 在膠質(zhì)瘤細(xì)胞周期和凋亡中的作用,為DDX5 有望成為膠質(zhì)瘤治療的基因靶點(diǎn)提供了新的參考依據(jù)。

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