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        過(guò)表達(dá)miR-4731-5p通過(guò)調(diào)節(jié)PRR11表達(dá)對(duì)結(jié)直腸癌HT-29細(xì)胞增殖和凋亡的影響

        2022-01-04 03:29:10湯守元蘭國(guó)玉黃耿朱鐘鐘羅海平姜進(jìn)平
        關(guān)鍵詞:研究

        湯守元 蘭國(guó)玉 黃耿 朱鐘鐘 羅海平 姜進(jìn)平

        1鄂東醫(yī)療集團(tuán)黃石市中心醫(yī)院(湖北理工學(xué)院附屬醫(yī)院)胃腸肛腸外科 435000;2鄂東醫(yī)療集團(tuán)黃石市中心醫(yī)院(湖北理工學(xué)院附屬醫(yī)院)泌尿外科 435000

        結(jié)直腸癌是最常見(jiàn)的消化系統(tǒng)惡性腫瘤之一,也是腫瘤相關(guān)死亡的主要原因,結(jié)直腸癌發(fā)病年齡呈現(xiàn)年輕化的趨勢(shì),且其發(fā)病率在不斷上升[1]。惡性增殖和凋亡減少是結(jié)直腸癌細(xì)胞的重要生物學(xué)特征,結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖和凋亡水平的改變與眾多分子信號(hào)通路的激活或失活有關(guān)[2]。因此,結(jié)直腸癌發(fā)病機(jī)制的研究有助于結(jié)直腸癌新型治療靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)。微小RNA(miRNA,miR)的表達(dá)與結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖活力和凋亡水平有關(guān),體外研究和體內(nèi)研究均表明miRNA 參與調(diào)控結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展,與結(jié)直腸癌的臨床分期、惡性程度、化療耐藥等相關(guān)[3-4]。研究顯示,黑色素瘤患者血清中存在miR-4731,相對(duì)于Ⅲ期黑色素瘤患者,miR-4731 在Ⅳ期患者的轉(zhuǎn)移性黑色素瘤組織中表達(dá)較少,miR-4731 過(guò)表達(dá)能夠抑制黑色素瘤細(xì)胞的集落形成,miR-4731 表現(xiàn)為抑癌基因作用[5]。miR-4731-5p 對(duì)結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展的影響及其作用機(jī)制尚不明確。本研究旨在觀察miR-4731-5p對(duì)結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖活力和凋亡水平的作用,探討其可能的作用機(jī)制。

        1 材料與方法

        1.1 細(xì)胞株與主要試劑 結(jié)直腸癌HT-29 細(xì)胞購(gòu)于中國(guó)科學(xué)院典型培養(yǎng)物保藏委員會(huì)細(xì)胞庫(kù);陰性序列miR-NC、miR-4731-5p 類(lèi)似物購(gòu)于上海碧云天生物技術(shù)有限公司;DMEM 培養(yǎng)基購(gòu)于美國(guó)Gibco 公司;胎牛血清購(gòu)于杭州四季青生物科技有限公司;Annexin V-FITC/PI 細(xì)胞凋亡檢測(cè)試劑盒購(gòu)于上海生工生物工程股份有限公司;Lipofectamine 3000 轉(zhuǎn)染試劑和實(shí)時(shí)定量聚合酶鏈反應(yīng)(qRT-PCR)試劑盒購(gòu)于購(gòu)自美國(guó)Invitrogen 公司;超敏ECL發(fā)光試劑盒購(gòu)于美國(guó)Thermo 公司;蛋白濃度測(cè)定試劑盒購(gòu)于上海碧云天生物科技有限公司;一抗CDK3、GAPDH、c-IAP1、富含脯氨酸蛋白11(proline-rich protein 11,PRR11)和辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)記的二抗購(gòu)于美國(guó)BD公司。

        1.2 細(xì)胞培養(yǎng)和轉(zhuǎn)染 取出液氮罐凍存的結(jié)直腸癌HT-29細(xì)胞,快速?gòu)?fù)蘇后接種于含10%胎牛血清DMEM培養(yǎng)基中,于37 ℃、5%CO2、飽和濕度培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的HT-29 細(xì)胞接種于24 孔板,按照Lipofectamine 3000 試劑說(shuō)明書(shū),分別轉(zhuǎn)染miR-4731-5p 類(lèi)似物(miR-4731-5p組)和陰性對(duì)照miR-NC(miR-NC 組)。轉(zhuǎn)染8 h 后更換完全培養(yǎng)基,培養(yǎng)24 h分析轉(zhuǎn)染效率。

        1.3 生物信息學(xué)預(yù)測(cè)miR-4731-5p 的靶基因 采用生物信息學(xué)軟件miRTarBase 分析miR-4731-5p 的靶基因,PRR11 基因信使RNA(mRNA)存在miR-4731-5p 的結(jié)合位點(diǎn),提示PRR11可能是miR-4731-5p的靶基因。

        1.4 qRT-PCR 檢 測(cè)miR-4731-5p 和PRR11 mRNA 的相對(duì)表達(dá)量 提取轉(zhuǎn)染24 h 的HT-29 細(xì)胞總RNA,分別檢測(cè)RNA 純度和濃度,反轉(zhuǎn)錄合成cDNA。配制qRT-PCR 反應(yīng)液,miR-4731-5p 的相對(duì)表達(dá)量以U6 為內(nèi)參,PRR11 mRNA 的相對(duì)表達(dá)量以GAPDH 為內(nèi)參。引物序列如下:miR-4731-5p正向引物5’-CACACTCATGTGGCCCCCAGC-3’,反向引物5’ -GTGCAGGGTCCGAGGT-3’ ;U6 正向引物5’-TGACACGCAAATTCGTGAAGCGTTC-3’,反向引物5’-CCAGTCTCAGGGTCCGAGGTATTC-3’;GAPDH 正向引物 5’-GGAGCGAGATCCCTCCAAAAT-3’,反向引物5’-GGCTGTTGTCATACTTCTCATGG-3’;PRR11 正向引物5’-GAAGCTGGCTAACATCATCCTG-3’,反向引物5’-CTCTGGGTTATGCAGTTCTGG-3’。根據(jù)2-ΔΔCt方法計(jì)算miR-4731-5p和PRR11 mRNA的相對(duì)表達(dá)量。

        1.5 Western blot 檢測(cè)HT-29 細(xì)胞中PRR11 蛋白表達(dá)量 收集轉(zhuǎn)染48 h 的HT-29 細(xì)胞,配制蛋白裂解液并提取總蛋白,測(cè)定蛋白濃度。配制十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠,每組取20 μg 蛋白樣品電泳,將蛋白轉(zhuǎn)至硝酸纖維素膜,7%脫脂牛奶在搖床上封閉4 h。依照稀釋比為1∶1 000配制一抗,4 ℃孵育過(guò)夜。依照稀釋比為1∶5 000配制二抗,室溫?fù)u床孵育4 h。配制發(fā)光液,在每條條帶上滴加發(fā)光液,在熒光成像儀中曝光和拍照。

        1.6 集落形成實(shí)驗(yàn)檢測(cè)miR-4731-5p 對(duì)HT-29 細(xì)胞增殖的影響 收集轉(zhuǎn)染48 h 的HT-29 細(xì)胞,以2×103個(gè)/孔接種于6 孔板,每組3 個(gè)復(fù)孔,于培養(yǎng)箱連續(xù)培養(yǎng)14 d。將集落與3%的多聚甲醛進(jìn)行混合,采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%的結(jié)晶紫溶液染色40 min。流水清洗,在室溫下晾干,計(jì)數(shù)集落形成數(shù),計(jì)算平均值。

        1.7 流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)miR-4731-5p對(duì)HT-29細(xì)胞凋亡的影響 收集轉(zhuǎn)染48 h 的HT-29 細(xì)胞,采用PBS 溶液洗滌4 次,離心棄上清,采用600 μl 結(jié)合液重懸細(xì)胞,加入5 μl Annexin V-FITC 溶液充分混勻,加入5 μl 碘化丙啶溶液充分混勻。避光孵育20 min 后,采用流式細(xì)胞儀分析每組HT-29細(xì)胞的凋亡率。

        1.9 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 21.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)量資料符合正態(tài)分布,均以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示,兩組間比較應(yīng)用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),以P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

        2 結(jié) 果

        2.1 各組HT-29 細(xì)胞中miR-4731-5p 的相對(duì)表達(dá)量miR-NC 組和miR-4731-5p 組HT-29 細(xì)胞中miR-4731-5p的相對(duì)表達(dá)量分別為(1.05±0.16)和(7.91±1.26),miR-4731-5p 組miR-4731-5p 的表達(dá)是miR-NC 組的7.53倍,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。

        2.2 生物信息學(xué)預(yù)測(cè)miR-4731-5p 的靶基因 采用生物信息學(xué)軟件miRTarBase 對(duì)miR-4731-5p 的靶基因預(yù)測(cè),miR-4731-5p 的靶基因可能是PRR11,miR-4731-5p 可能與PRR11基因mRNA的結(jié)合位點(diǎn)見(jiàn)圖1。

        圖1 miR-4731-5p與PRR11基因mRNA互補(bǔ)結(jié)合位點(diǎn)

        2.3 過(guò)表達(dá)miR-4731-5p對(duì)PRR11 mRNA相對(duì)表達(dá)量的影響 miR-NC 組和miR-4731-5p 組HT-29 細(xì)胞中PRR11 mRNA的相對(duì)表達(dá)量分別為(1.02±0.12)和(0.28±0.11),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01),提示miR-4731-5p 可有效抑制PRR11 mRNA的表達(dá)。

        2.4 過(guò)表達(dá)miR-4731-5p 對(duì)PRR11 蛋白表達(dá)量的影響 Western blot 結(jié)果(圖2)表明,miR-4731-5p 組HT-29 細(xì)胞中PRR11 蛋白表達(dá)降低,細(xì)胞增殖蛋白CDK3表達(dá)降低,細(xì)胞凋亡抑制蛋白c-IAP1表達(dá)降低。

        圖2 miR-4731-5p對(duì)HT-29細(xì)胞PRR11蛋白表達(dá)的影響

        2.5 過(guò)表達(dá)miR-4731-5p 對(duì)HT-29 細(xì)胞增殖水平的影響 如圖3,miR-NC 組和miR-4731-5p 組HT-29 細(xì)胞的集落形成數(shù)分別為(148.90±20.55)個(gè)和(51.25±12.81)個(gè),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01),提示miR-4731-5p 可抑制結(jié)直腸癌HT-29細(xì)胞的增殖。

        圖3 miR-4731-5p對(duì)HT-29細(xì)胞增殖能力的影響

        2.6 過(guò)表達(dá)miR-4731-5p 對(duì)HT-29 細(xì)胞凋亡能力的影響 如圖4,miR-NC 組和miR-4731-5p 組HT-29 細(xì)胞凋亡率分別為(5.79±0.72)%和(22.19±2.62)%。與miR-NC 組相比,miR-4731-5p 組HT-29 細(xì)胞凋亡率明顯增加,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01),提示miR-4731-5p 可促進(jìn)結(jié)直腸癌HT-29細(xì)胞凋亡。

        圖4 miR-4731-5p對(duì)HT-29細(xì)胞凋亡水平的影響

        3 討 論

        最近的系列研究表明,miRNA 在結(jié)直腸癌中表達(dá)上調(diào)或下調(diào),顯著影響結(jié)直腸癌細(xì)胞的代謝、分化、生長(zhǎng)及凋亡等過(guò)程,表現(xiàn)為明顯的抑癌基因或致癌基因作用[6-7]。Zhang等[8]研究發(fā)現(xiàn),miR-802在結(jié)直腸癌組織和細(xì)胞系中顯著下調(diào),miR-802表達(dá)水平低的結(jié)直腸癌患者淋巴轉(zhuǎn)移和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移率顯著升高,且總生存率更差,轉(zhuǎn)染miR-802模擬物顯著減弱結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。Liu 等[9]研究發(fā)現(xiàn),有轉(zhuǎn)移的結(jié)直腸癌患者血清外泌體miR-106b-3p的表達(dá)水平顯著高于無(wú)轉(zhuǎn)移患者,血清外泌體miR-106b-3p 高表達(dá)與不良預(yù)后相關(guān),外泌體miR-106b-3p 在體內(nèi)促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞的肺轉(zhuǎn)移。其中,miR-4731-5p 在神經(jīng)膠質(zhì)瘤、黑色素瘤等腫瘤組織中低表達(dá),能夠抑制腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲[5,10]。miR-4731-5p 對(duì)結(jié)直腸癌增殖和凋亡水平的調(diào)控尚不清楚。

        本研究結(jié)果顯示,過(guò)表達(dá)miR-4731-5p 后,HT-29 細(xì)胞增殖活力降低,細(xì)胞凋亡率增加,表明miR-4731-5p在結(jié)直腸癌細(xì)胞中表現(xiàn)為抑癌基因作用。已有研究證實(shí),miRNA以不完全互補(bǔ)的方式配對(duì)結(jié)合靶基因mRNA,誘導(dǎo)沉默復(fù)合體的形成,降低靶基因的表達(dá)[11]。本研究采用生物信息學(xué)軟件miRTarBase 預(yù)測(cè)顯示,miR-4731-5p 可能與PRR11基因mRNA 配對(duì)結(jié)合。PRR11基因定位于人類(lèi)染色體17q22,由360 個(gè)氨基酸組成[12]。PRR11 蛋白在胰腺癌、非小細(xì)胞肺癌、乳腺癌、胃癌等多種腫瘤組織中高表達(dá),與組織分化程度、TNM分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤大小相關(guān),沉默PRR11 可抑制腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲,促進(jìn)細(xì)胞凋亡的發(fā)生[13-15]。本研究結(jié)果顯示,過(guò)表達(dá)miR-4731-5p 后,HT-29 細(xì)胞中PRR11 基因的相對(duì)表達(dá)量較miR-NC 組降低,表明miR-4731-5p 參與結(jié)直腸癌的機(jī)制可能是通過(guò)抑制PRR11 基因表達(dá)實(shí)現(xiàn)的。本研究Western blot 結(jié)果顯示,miR-4731-5p 抑制PRR11 基因表達(dá)后,HT-29 細(xì)胞中增殖蛋白CDK3表達(dá)降低,凋亡抑制蛋白c-IAP1表達(dá)降低,提示HT-29細(xì)胞的增殖水平降低,細(xì)胞凋亡增加。

        總之,過(guò)表達(dá)miR-4731-5p 可抑制結(jié)直腸癌HT-29 細(xì)胞的增殖活力,誘導(dǎo)HT-29細(xì)胞凋亡增加,其機(jī)制可能是通過(guò)抑制PRR11基因表達(dá)實(shí)現(xiàn)的。

        利益沖突:所有作者聲明無(wú)利益沖突。

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