袁金華,曾憲晶,劉伍才,羅亮
井岡山大學(xué)附屬醫(yī)院,江西 吉安 343000
胃癌是消化道常見(jiàn)的惡性腫瘤,根據(jù)全球癌癥研究機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),胃癌位于全球惡性腫瘤發(fā)病的第五位,死亡率位于第三位。我國(guó)是胃癌的高發(fā)區(qū),發(fā)病率和死亡率分別占到全球的42.6%和45.0%[1],且發(fā)病呈年輕化趨勢(shì)。當(dāng)前胃癌治療方法主要是手術(shù)、放療和化療,但預(yù)后較差,尋找有效的治療手段對(duì)本病的治療具有重要意義。
研究表明:核因子-κB(NF-κB)是真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子,NF-κB 信號(hào)通路可以調(diào)控細(xì)胞増殖、分化和凋亡等重要生理功能,與腫瘤發(fā)生密切相關(guān)[2]。泛素結(jié)合酶9(Ubc9)是小泛素相關(guān)修飾物(SUMO)過(guò)程中唯一的結(jié)合酶,Ubc9 在細(xì)胞增殖、有絲分裂、周期進(jìn)程、分化等方面發(fā)揮著重要作用[3],Ubc9 在多種腫瘤中過(guò)表達(dá),可能參與了腫瘤發(fā)生和進(jìn)展的病理過(guò)程,并且可能與腫瘤的耐藥相關(guān)[4],研究已證實(shí)Ubc9 是一個(gè)促癌基因[5],抑制Ubc9 基因后NF-κB 信號(hào)通路的凋亡蛋白降低[6]?;诖耍覀兺茰y(cè)Ubc9 基因可能通過(guò)影響NF-κB信號(hào)通路來(lái)抑制胃癌細(xì)胞的增殖及凋亡,為治療提供理論參考。
胃癌SGC7901 細(xì)胞株(購(gòu)自上海賽默生物有限公司),兔抗Ubc9 單克隆抗體、兔抗p65 單克隆抗體、兔抗IKBα 單克隆抗體、兔抗Bcl-2 單克隆抗體、山羊抗小鼠β-actin(美國(guó)Abcam 公司),Ubc9 引物(Generay Biotech 公司),RNA 提取試劑盒(上海碧云天生物技術(shù)有限公司),PCR 檢測(cè)試劑盒(上海碧云天生物技術(shù)有限公司),Opti-DMEM、轉(zhuǎn)染試 劑Lipofectamine 2000(Invitrogen 公 司),Trizol Reagent(Invitrogen 公司),胎牛血清(上海碧云天生物技術(shù)有限公司),RPIM-1640 培養(yǎng)基(Hyclone公司)。
SGC7901 細(xì)胞復(fù)蘇后培養(yǎng)于含10%胎牛血清的RPIM-1640 培養(yǎng)基中,于5%二氧化碳、37 ℃培養(yǎng)箱中傳代培養(yǎng),每3~4 d 按照1∶3 比例傳代1 次,取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。按5×104mL 的細(xì)胞密度接種至六孔板中后放入恒溫培養(yǎng)箱中繼續(xù)培養(yǎng)。將實(shí)驗(yàn)細(xì)胞分為四組:正常胃癌細(xì)胞A 組(Normal 組),脂質(zhì)體B 組(Lipo-2000 組),空載質(zhì)粒C 組(NC-shRNA 組),及目的質(zhì)粒D 組(Ubc9-shRNA 組),質(zhì)粒的構(gòu)建與測(cè)序均由上海吉瑪公司負(fù)責(zé)完成,細(xì)胞轉(zhuǎn)染方法:準(zhǔn)備5 個(gè)1.5 mL的EP 管,分別向每管內(nèi)加入0.5 mL Opti-DMEM,其中2 個(gè)EP 管做好標(biāo)記分別加入10 μg 空載質(zhì)粒及目的質(zhì)粒,余3 管加入20 μL 的lipo2000,混合后靜置。接著向加入lipo2000 的3 個(gè)EP 管分別加入目的質(zhì)粒、空載質(zhì)粒以及500 μL Opti-DMEM,混勻,最后將配制好的各EP 管內(nèi)液體分別加入所對(duì)應(yīng)的培養(yǎng)皿中,置入培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。
細(xì)胞轉(zhuǎn)染48 h 后,使用RNA 提取試劑盒提取細(xì)胞總RNA,并反轉(zhuǎn)錄得到cDNA,以此為模板進(jìn)行qRT-PCR 目的基因擴(kuò)增,結(jié)果計(jì)算根據(jù)LC 480檢測(cè)得出的CT 值為cDNA 熒光強(qiáng)度達(dá)到所設(shè)定閥值的循環(huán)數(shù),ΔCt=目的基因CT值-內(nèi)參基因CT值,每個(gè)樣品中mRNA 相對(duì)表達(dá)量=2-ΔCT× 100%。
表1 引物序列
采用蛋白提取試劑盒提取細(xì)胞總蛋白,BCA 法測(cè)定總蛋白濃度,上樣SDS-PAGE 膠,電泳,轉(zhuǎn)膜、封閉,抗體孵育,顯影成像,利用凝膠圖像處理系統(tǒng)分析目標(biāo)條帶灰度值,記錄其相對(duì)表達(dá)量。
細(xì)胞周期檢測(cè):調(diào)整細(xì)胞濃度為1×106個(gè)/mL,離心,棄上清,重懸后收集細(xì)胞,采用1 mL 已配制好的周期試劑檢測(cè)各組細(xì)胞的周期,按照試劑盒說(shuō)明書(shū)進(jìn)行反應(yīng)后,30 min 內(nèi)進(jìn)行流式細(xì)胞儀檢測(cè)細(xì)胞的周期。細(xì)胞凋亡測(cè)定:調(diào)整細(xì)胞濃度為1×106個(gè)/mL,離心,棄上清,重懸后收集細(xì)胞,滴 入500 μL Binding Buffer溶液重懸后加入5 μL AnnexinV-FITC 混勻,再加入5 μL 碘化丙啶,混勻,室溫避光孵育,1 h 內(nèi)應(yīng)用流式細(xì)胞儀檢測(cè)各組細(xì)胞的凋亡情況。
24 h 后在熒光顯微鏡下觀察熒光的顯示情況,當(dāng)質(zhì)粒成功轉(zhuǎn)染后,質(zhì)粒進(jìn)入胃癌細(xì)胞即可在熒光顯微鏡呈現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的綠色熒光,見(jiàn)圖1。
圖1 熒光顯微鏡下觀察mir-Ubc9向SGC 7901細(xì)胞轉(zhuǎn)移情況(×200)
各組細(xì)胞經(jīng)相應(yīng)的處理24 h 后,將Normal 組,Lipo-2000 組,空載質(zhì)粒NC-shRNA 組作為對(duì)照組,與對(duì)照組相比,人工合成的針對(duì)Ubc9 基因的miRNA 質(zhì)粒(Ubc9-shRNA 組)能顯著地抑制胃癌SGC7901 中Ubc9 基因的表達(dá)(0.31±0.06),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)圖2。
圖2 各組泛素結(jié)合酶9 mRNA表達(dá)情況:A.正常胃癌細(xì)胞組;B.脂質(zhì)體組;C.空載質(zhì)粒組;D.目的質(zhì)粒組
與對(duì)照組相比,人工合成的針對(duì)Ubc9 基因的miRNA 質(zhì)粒明顯抑制了SGC7901 中Ubc9 蛋白的表達(dá),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(0.28±0.06,P<0.05)。同時(shí)SGC7901細(xì)胞內(nèi)α-SMA蛋白表達(dá)量也明顯下降,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(0.28±0.06,P<0.05)。見(jiàn)圖3、表2。
圖3 各組泛素結(jié)合酶9和a-平滑肌肌動(dòng)蛋白表達(dá)情況:A.正常胃癌細(xì)胞組;B.脂質(zhì)體組;C.空載質(zhì)粒組;D.目的質(zhì)粒組
表2 各組泛素結(jié)合酶9和α-平滑肌肌動(dòng)蛋白蛋白表達(dá)水平(,n=4)
表2 各組泛素結(jié)合酶9和α-平滑肌肌動(dòng)蛋白蛋白表達(dá)水平(,n=4)
注:與D組比較,aP<0.05。
2.4.1 細(xì)胞周期結(jié)果 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:轉(zhuǎn)染后胃癌SGC7901 細(xì)胞的周期被阻滯在G2/M 期,并且能夠促進(jìn)SGC7901 的凋亡,與各對(duì)照組相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(20.45±2.71,P<0.05),提示Ubc9 基因可能調(diào)控SGC7901 細(xì)胞的細(xì)胞周期。見(jiàn)圖4、表3。
圖4 細(xì)胞周期情況:A.正常胃癌細(xì)胞組;B.脂質(zhì)體組;C.空載質(zhì)粒組;D.目的質(zhì)粒組
表3 各組SGC 7901細(xì)胞周期情況(,n=4)
表3 各組SGC 7901細(xì)胞周期情況(,n=4)
注:與D組比較,aP<0.05。
2.4.2 細(xì)胞凋亡結(jié)果 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:轉(zhuǎn)染后SGC7901細(xì)胞的凋亡增加明顯,與各對(duì)照組相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),提示Ubc9 基因可能參與調(diào)控SGC7901 細(xì)胞的凋亡。見(jiàn)圖5、表4。
表4 各組SGC 7901細(xì)胞凋亡率(,n=4)
表4 各組SGC 7901細(xì)胞凋亡率(,n=4)
注:與D組比較,aP<0.05。
圖5 細(xì)胞凋亡情況:A.正常胃癌細(xì)胞組;B.脂質(zhì)體組;C.空載質(zhì)粒組;D.目的質(zhì)粒組
與對(duì)照組相比,Ubc9-shRNA 組SGC7901 細(xì)胞內(nèi)p65 與Bcl-2 蛋白表達(dá)量明顯下降(0.28±0.06,0.28±0.04,P<0.05),而IKBα 的表達(dá)量增加明顯(0.9±0.05,P<0.05),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)圖6 與表5。
圖6 各組相關(guān)蛋白表達(dá)情況:A.正常胃癌細(xì)胞組;B.脂質(zhì)體組;C.空載質(zhì)粒組;D.目的質(zhì)粒組
表5 各組相關(guān)蛋白表達(dá)水平表
誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡是抗癌藥物治療腫瘤的重要機(jī)制之一[7-8]。研究表明,泛素樣小分子修飾SUMO 參與了多種細(xì)胞進(jìn)程,如細(xì)胞周期的調(diào)控、細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡及DNA 損傷修復(fù)等[9]。SUMO是一個(gè)重要的、多步驟的蛋白質(zhì)翻譯后修飾過(guò)程,而Ubc9 在SUMO 化這一過(guò)程中至關(guān)重要,Ubc9 是SUMO 修飾過(guò)程中唯一的E2 結(jié)合酶[10],能增強(qiáng)SUMO 化修飾從而調(diào)控細(xì)胞凋亡[11]。
人類(lèi)胃癌、肝癌、結(jié)直腸癌等腫瘤中均發(fā)現(xiàn)NF-κB 通路極度活躍,它可通過(guò)調(diào)節(jié)生長(zhǎng)、細(xì)胞周期、細(xì)胞侵襲等相關(guān)環(huán)節(jié)促進(jìn)癌變[12],NF-κB 是一種重要的核轉(zhuǎn)錄因子,與炎癥、凋亡等過(guò)程密切相關(guān)。NF-κB 是普遍存在于細(xì)胞質(zhì)中的一種快反應(yīng)因子,在靜息狀態(tài)下,它與抑制因子IκB 形成復(fù)合物,以無(wú)活性的潛在狀態(tài)存在于細(xì)胞質(zhì)中。NF-κB信號(hào)通路是由細(xì)胞外的刺激引起的,受體蛋白接受刺激后先活化IκB 激酶(IKK)。IKK 將細(xì)胞內(nèi)NFκB·IκB 復(fù)合物的IκB 亞基調(diào)節(jié)位點(diǎn)的絲氨酸磷酸化,使得IκB 亞基被泛素化修飾,進(jìn)而被蛋白酶降解,從而釋放NF-κB 二聚體[13]。p50 和p65 組成的二聚體為NF-κB 的主要形式,p50 是與DNA 結(jié)合的部位,p65 參與基因轉(zhuǎn)錄的起始調(diào)節(jié),p65 是NF-κB 的主要活性形式,并可促進(jìn)p50 與DNA 結(jié)合,當(dāng)p65 與細(xì)胞質(zhì)內(nèi)抑制蛋白IκB 結(jié)合,可掩蓋p50 上核定位信號(hào),僅有p65 的蛋白C 末端含有轉(zhuǎn)錄激活區(qū)域,能夠直接啟動(dòng)基因的轉(zhuǎn)錄[14-15]。本研究中觀察:Ubc9 能抑制SGC7901 細(xì)胞內(nèi)的p65入核,從而抑制NF-κB 進(jìn)入細(xì)胞核與DNA 特定靶кB 部位結(jié)合,進(jìn)而抑制NF-κB 的活化,同時(shí)本研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)胃癌SGC7901 細(xì)胞轉(zhuǎn)染Ubc9 后,與各對(duì)照組比較,Ubc9-shRNA 組IKBα 表達(dá)量增加,p65 的表達(dá)量減少(P<0.05),提示人工合成的針對(duì)Ubc9 基因的miRNA 質(zhì)粒明顯能夠抑制NF-κB的轉(zhuǎn)錄激活,證實(shí)了文獻(xiàn)[13]研究結(jié)論,Ubc9 能與IKBα 結(jié)合并發(fā)生相互作用,延緩IKBα 的降解和NF-κB 的轉(zhuǎn)錄激活。
細(xì)胞凋亡一種程序性的細(xì)胞死亡,Bcl-2 基因主要的生理功能是減少細(xì)胞凋亡[16],研究發(fā)現(xiàn)Bcl-2 基因在多種惡性腫瘤組織中高表達(dá)。研究證實(shí),凋亡是由于caspases 家族蛋白的瀑布式反應(yīng)而導(dǎo)致的細(xì)胞自身溶解的過(guò)程,Bcl-2 蛋白不僅能抑制細(xì)胞凋亡,亦可能拮抗抑癌基因所介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。作為抗凋亡蛋白,Bcl-2 蛋白能夠通過(guò)抑制腫瘤凋亡來(lái)促進(jìn)其擴(kuò)散。轉(zhuǎn)錄激活后入核的NF-κB 可調(diào)控反向凋亡相關(guān)基因Bcl-2、Bax 及細(xì)胞增殖相關(guān)基因Cyclin D1 的轉(zhuǎn)錄,從而發(fā)揮對(duì)細(xì)胞增殖、分化、凋亡及細(xì)胞周期的調(diào)控。在本次實(shí)驗(yàn)中,我們觀察發(fā)現(xiàn)Ubc9 轉(zhuǎn)染后胃癌SGC7901細(xì)胞的周期被阻滯在G2/M 期,并且細(xì)胞的凋亡增加明顯,NF-κB 轉(zhuǎn)錄激活后Bcl-2 水平降低,與各對(duì)照組相比,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),提示Ubc9 可能是通過(guò)NF-κB 通路影響B(tài)cl-2 基因的表達(dá)來(lái)調(diào)控胃癌SGC7901 細(xì)胞的凋亡。Mo 等[17]下調(diào)Ubc9 后乳腺癌MCF-7 細(xì)胞生長(zhǎng)受抑制,凋亡增加,Ubc9 是通過(guò)Bcl-2 發(fā)揮作用,結(jié)果表明Ubc9 通過(guò)影響B(tài)cl-2 基因表達(dá)而具有抗凋亡作用。
綜上所述,人工合成的針對(duì)Ubc9 基因的miRNA質(zhì)粒能夠抑制SGC7901 細(xì)胞的增殖并促進(jìn)其凋亡,為胃癌的治療提供了一種新的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。然而對(duì)于其具體的通路以及如何影響胃癌細(xì)胞周期的分子機(jī)制尚未明確。