【摘 要】目的:探討長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,LncRNA)肌球蛋白輕鏈激酶反義RNA1(myosin light chain kinaseantisense RNA1,MYLK-AS1)調(diào)節(jié)miR-141-3p/微管不穩(wěn)定蛋白1(stathmin 1,STMN1)軸對胃癌細胞增殖、凋亡和侵襲的影響。方法:將HGC27 細胞分為NC 組、si-NC 組、si-MYLK-AS1 組、si-MYLK-AS1+inhibitor NC 組、si-MYLK-AS1+miR-141-3pinhibitor組。雙螢光素酶報告基因?qū)嶒灆z測LncRNA MYLK-AS1、miR-141-3p、STMN1的關(guān)系;qRT-PCR檢測HGC27細胞中LncRNA MYLK-AS1、miR-141-3p表達;CCK-8法檢測HGC27細胞增殖情況;流式細胞術(shù)檢測HGC27細胞凋亡;使用Tran?swell實驗評估了HGC27細胞的侵襲和遷移能力,并統(tǒng)計了穿透基質(zhì)膜的細胞數(shù)量;同時采用Western blot技術(shù)檢測了HGC27細胞中STMN1、E-cadherin、Vimentin 及N-cadherin 這幾種蛋白表達量的變化。結(jié)果:HGC27 細胞中LncRNA MYLK-AS1、STMN1水平高于GES-1細胞(Plt;0.05),miR-141-3p水平低于GES-1細胞(Plt;0.05)。si-MYLK-AS1組HGC27細胞A450 nm值、遷移、侵襲細胞數(shù)量、LncRNA MYLK-AS1 表達量、STMN1、N-cadherin、Vimentin 蛋白水平低于NC 組、si-NC 組(Plt;0.05),HGC27細胞凋亡率、miR-141-3p表達量、E-cadherin蛋白水平高于NC組、si-NC組(Plt;0.05);而miR-141-3p低表達減弱了沉默LncRNA MYLK-AS1抑制HGC27細胞發(fā)展的作用;LncRNA MYLK-AS1靶向調(diào)節(jié)miR-141-3p/STMN1軸。結(jié)論:LncRNAMYLK-AS1可能通過上調(diào)microRNA-141-3p的表達水平,間接導(dǎo)致STMN1基因表達受到抑制,這一過程可能對胃癌細胞的增殖、凋亡及侵襲特性產(chǎn)生明顯影響。
【關(guān)鍵詞】長鏈非編碼RNA肌球蛋白輕鏈激酶反義RNA1;微小RNA-141-3p/微管不穩(wěn)定蛋白1軸;胃癌;增殖;凋亡;侵襲
【中圖分類號】R735.2 【文獻標志碼】A 【收稿日期】2023-06-27
胃癌是一種起源于胃黏膜上皮的消化道惡性腫瘤。截至2020年,新增病例超過100萬例,死亡病例為76.9萬例。在癌癥中,胃癌發(fā)病率排名第5,死亡率排名第4[1]。胃癌早期沒有明顯癥狀,由于缺乏有效的早期診斷分子,大多數(shù)患者在診斷時已處于晚期[2]。盡管化療可延長患者生存時間,但預(yù)后仍不容樂觀。因此,迫切需要尋找有效的靶向分子,以改善患者預(yù)后。已有研究證實長鏈非編碼RNA(long non coding RNA,lncRNA)可用作診斷和治療胃癌的生物標志物[3]。有研究通過體內(nèi)外實驗發(fā)現(xiàn),沉默LncRNA 肌球蛋白輕鏈激酶反義RNA1(myosinlightchainkinaseantisenseRNA1,MYLK-AS1)可以抑制胃癌小鼠腫瘤生長,抑制胃癌細胞遷移和侵襲[4]。Target Scan網(wǎng)站及雙螢光素酶報告基因?qū)嶒灠l(fā)現(xiàn),LncRNA MYLK-AS1 可以靶向調(diào)節(jié)miR-141-3p/STMN1 軸。上調(diào)miR-1-141p 水平可以抑制胃癌細胞活力、遷移和侵襲[5],而STMN1與胃癌患者化學(xué)抵抗和預(yù)后不良有關(guān)[6]。本研究對LncRNAMYLK-AS1是否可以通過調(diào)節(jié)miR-141-3p/微管不穩(wěn)定蛋白1(stathmin1,STMN1)軸對胃癌細胞增殖、凋亡和侵襲產(chǎn)生影響,進行研究報道如下。
1 材料與方法
1.1 主要材料
HGC27人胃癌細胞株是從賽百慷生物技術(shù)(上海)有限公司獲得的,GES-1人胃黏膜上皮細胞是由上海致備生物科技有限公司提供的。此外,實驗中使用的si-NC、si-MYLKAS1、inhibitor NC和miR-141-3p inhibitor等產(chǎn)品均購于上海生工生物科技有限公司。用于檢測細胞增殖能力的CCK-8試劑盒,由無錫菩禾生物醫(yī)藥技術(shù)有限公司生產(chǎn)。實行雙熒光素酶報告基因分析和細胞凋亡檢測的試劑盒,包括膜聯(lián)蛋白V-異硫氰酸熒光素/碘化丙錠(annexin V-FITC/PI)雙染試劑盒,是北京百奧萊博科技有限公司所供應(yīng)的。針對STMN1、E鈣黏蛋白(E-cadherin)、N 鈣黏蛋白(N-cadherin)及波形蛋白(vimentin)的專用抗體,是由Abcam公司銷售的。
1.2 方法
1.2.1 細胞培養(yǎng)及分組[7-8] 所有細胞種類在添加了1%的青霉素/鏈霉素和10%胎牛血清(fetal bovine serum,F(xiàn)BS)的杜爾伯科改良伊格爾培養(yǎng)基(Dulbecco’s modified eagle medium,DMEM)里進行了培養(yǎng)。這些細胞在37 ℃、含有5% CO2的飽和濕度條件下的穩(wěn)定溫度培養(yǎng)箱中進行了培養(yǎng)。在6孔培養(yǎng)板上,每孔種植3×104個HGC27細胞。接下來,根據(jù)轉(zhuǎn)染試劑盒的指導(dǎo)說明,分別將si-NC、si-MYLK-AS1、si-MYLK-AS1與inhibitor NC組合,以及si-MYLK-AS1與miR-141-3p inhibitor組合轉(zhuǎn)染入HGC27細胞。這些處理分別標識為si-NC組、si-MYLK-AS1組、si-MYLK-AS1+inhibitor NC組和si-MYLK-AS1+miR-141-3p inhibitor組。同時,設(shè)置一組未接受任何處理的HGC27細胞作為對照組,此組被稱為NC組。轉(zhuǎn)染完成后,所有細胞繼續(xù)在培養(yǎng)條件下培養(yǎng)48 h。
1.2.2 LncRNA MYLK-AS1、miR-141-3p、STMN1 關(guān)系 為了探究MYLK-AS1和STMN1基因與miR-141-3p的相互作用,首先構(gòu)建MYLK-AS1 的野生型載體(MYLK-AS1-WT)及其突變型載體(MYLK-AS1-MUT),并將這2個質(zhì)粒分別與mimic NC 或miR-141-3p mimic 共同轉(zhuǎn)染至HGC27 細胞中,由此形成了4 個實驗組:miR-NC+MYLK-AS1-WT 組、miR-141-3p mimic+MYLK-AS1-WT組、miR-NC+MYLK-AS1-MUT組及miR-141-3p mimic+MYLK-AS1-MUT組。同時,構(gòu)建STMN1基因的野生型質(zhì)粒(STMN1-WT)和突變型質(zhì)粒(STMN1-MUT),同樣將這2 類質(zhì)粒各自與mimic NC或miR-141-3p mimic共轉(zhuǎn)染至HGC27細胞內(nèi),從而設(shè)立了以下4 個對照組:miR-NC+STMN1-WT 組、miR-141-3p mimic+STMN1-WT 組、miR-NC+STMN1-MUT 組及miR-141-3p mimic+STMN1-MUT組。轉(zhuǎn)染48 h后,對HGC27細胞中的熒光素酶活性變化進行評價分析[7-8]。
1.2.3 qRT-PCR 檢測LncRNA MYLK-AS1、miR-141-3p 表達 采用Trizol試劑,依據(jù)產(chǎn)品說明書進行操作,從HGC27和GES-1 細胞樣本中提取總RNA。挑選純度和濃度接近2.0的樣本,進而使用反轉(zhuǎn)錄試劑盒將其轉(zhuǎn)化為cDNA,以分析LncRNA MYLK-AS1 和miR-141-3p 的表達。配置包含cDNA、引物、MIX的混合溶液20 μL,置于qRT-PCR儀擴增。qRT-PCR的條件如下:95 ℃持續(xù)10 min,40個循環(huán)(95 ℃持續(xù)15 s,60 ℃持續(xù)1 min)。采用GAPDH 和U6 作為參考基因,通過2?ΔΔCt 技術(shù)評估LncRNA MYLK-AS1與miR-141-3p的相對表達水平。引物如下。miR-141-3p,F(xiàn):5’-GCGCGTAACACTGTCTGG-3’,R:5’-AACGCTTCACGAATTTGCGT-3’;LncRNA MYLK-AS1,F(xiàn):5’-TCTCCTTGTGCAAACCTCC-3’,R:5’-CCCACATTGAGCGAATGCC-3’;U6,F(xiàn):5’-GCTTCGGCAGCACATATACTAAAAT-3’,R:5’-CGCTTCACGAATTTGCGTGTCAT-3’;GAPDH,F(xiàn):5’-GCTTCGGCAGCACATATACTAAAAT-3’,R:5’-CGCTTCACGAATTTGCGTGTCAT-3’。
1.2.4 Western blot 檢測STMN1、E-cadherin、N-cadherin、Vimentin 蛋白表達[7-8] 使用RIPA 裂解緩沖液對轉(zhuǎn)染HGC27 細胞進行裂解后,樣本在4 ℃下進行12 000 g 離心15 min。隨后,BCA 蛋白質(zhì)定量試劑盒用于測定總蛋白濃度。等量的蛋白樣品通過10% SDS-PAGE進行分離,并轉(zhuǎn)印至PVDF膜上,維持2 h。PVDF膜隨后用5%脫脂牛奶封閉1 h,室溫條件下。之后,膜在4 ℃條件下與以下初級抗體孵育過夜:E-cadherin(稀釋比1∶2 000)、vimentin(稀釋比1∶2 000)、N-cadherin(稀釋比1∶1 000)、STMN1(稀釋比1∶1 000)和GAPDH(稀釋比1∶1 000)。次日,繼續(xù)在室溫下使膜與辣根過氧化物酶標記的山羊抗兔二抗孵育2 h。最后,添加ECL 試劑以實現(xiàn)目標條帶的化學(xué)發(fā)光顯色,應(yīng)用Image J軟件對目的條帶的灰度值進行量化分析。
1.2.5 CCK-8法檢測HGC27細胞增殖情況 在96孔板上,每孔接種4×103 個轉(zhuǎn)染HGC27 細胞,并在培養(yǎng)48 h 后,在37 ℃下向每孔添加10 μL CCK-8試劑,孵化4 h。隨后,使用酶聯(lián)免疫吸附測定(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)儀器,測定450 nm波長下的吸光度(absorbance,A)值。
1.2.6 流式細胞術(shù)檢測HGC27細胞凋亡 HGC27細胞在6孔板中以每孔4×105細胞的密度種植并培養(yǎng)。24 h培養(yǎng)后,收集浮游細胞,并將這些細胞暴露于含有各5 μL AnnexinV-FITC和PI的混合溶液中,避光孵育15 min。接著,利用流式細胞分析儀準確評估HGC27細胞的凋亡比例[7-8]。
1.2.7 Transwell試驗測定HGC27細胞遷移和侵襲[7-8] 檢測遷移和侵襲性能時,使用了Matrigel基質(zhì)涂層的Transwell室(用于侵襲性評估)和未經(jīng)Matrigel基質(zhì)覆蓋的Transwell室(用于遷移性評估)。對已轉(zhuǎn)染的HGC27細胞進行收集,并將其重新溶解于不含血清的DMEM培養(yǎng)基中。將5×104個/mLHGC27細胞接種在上室,將含有20%FBS的DMEM培養(yǎng)基作為化學(xué)引誘劑添加到Transwell下室。將細胞培養(yǎng)24 h后,用棉簽去除聚碳酸酯膜上表面的細胞,在Transwell室內(nèi),遷移和侵襲的細胞用4%的多聚甲醛進行固定后,再用0.05%的結(jié)晶紫溶液進行染色。接下來,在顯微鏡下捕獲圖像,并從中隨機選擇5個有代表性的區(qū)域,以便對這些區(qū)域內(nèi)的侵襲或遷移細胞進行計數(shù)。
1.3 統(tǒng)計學(xué)方法
利用SPSS 25.0對全部數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計學(xué)處理。在經(jīng)過正態(tài)性及方差齊性驗證之后,符合要求的計量資料以均數(shù)±標準差(x±s)表示。2組之間的比較,采用獨立樣本t 檢驗方法;多組數(shù)據(jù)的比較時,首選單因素方差分析。為進一步明確各組之間的差異,使用SNK-q 檢驗進行兩兩比較。檢驗水準α=0.05。
2 結(jié)果
2.1 LncRNA MYLK-AS1靶向調(diào)控miR-141-3p/STMN1軸
使用TargetScan 預(yù)測工具分析顯示,LncRNA MYLKAS1與miR-141-3p,以及miR-141-3p與STMN1之間存在潛在的相互作用結(jié)合位點。在HGC27 細胞中,miR-141-3pmimic+MYLK-AS1-WT組顯示出的熒光素酶活性明顯低于miR-NC+MYLK-AS1-WT組的活性([ 0.37±0.03) vs.( 1.06±0.14)],有明顯差異(q=14.852,Plt;0.001)。另一方面,miR-141-3p mimic+MYLK-AS1-MUT 組共轉(zhuǎn)染至HGC27 細胞時,所測定的熒光素酶活性為(1.04±0.12),與miR-NC+MYLK-AS1-MUT 組的活性(1.07±0.13)相比并無差異(q=0.656,P=0.968)。
相似地,相較于miR-NC+STMN1-WT組的熒光素酶活性(1.06±0.13),miR-141-3p mimic+STMN1-WT 組HGC27細胞的熒光素酶活性降低至(0.44±0.05)(q=12.463,Plt;0.001)。然而,miR-141-3p mimic+STMN1-MUT組的熒光素酶活性(1.08±0.16)相較于miR-NC+STMN1-MUT組(1.05±0.12)并無差異(q=0.603,P=0.973),見圖1。
2.2 LncRNA MYLK-AS1、miR-141-3p、STMN1在細胞中的表達
相較于GES-1細胞,HGC27細胞內(nèi)LncRNA MYLK-AS1和STMN1 的表達水平均有所上調(diào)(t=6.736、9.321,均P=0.000),而miR-141-3p的表達在HGC27細胞中則表現(xiàn)為下調(diào)(t=15.513,P=0.000),見圖2、3。
2.3 LncRNA MYLK-AS1、miR-141-3p、STMN1蛋白在HGC27細胞中的表達
相較于NC 組和si-NC 組,si-MYLK-AS1 組中LncRNAMYLK-AS1及STMN1的表達水平均下調(diào)(q=34.721、18.924,36.168、19.840,均Plt;0.05),miR-141-3p 的表達量卻上調(diào)(q=14.374、14.209,均Plt;0.05);與MYLK-AS1+miR-141-3pinhibitor組相比較,si-MYLK-AS1組、si-MYLK-AS1+inhibi?tor NC 組STMN1 水平下降(q=21.366、21.061,均Plt;0.05),miR-141-3p 表達量上升(q=13.878、14.374,均Plt;0.05),見圖4、5。
2.4 沉默LncRNA MYLK-AS1或下調(diào)miR-141-3p對HGC27細胞增殖的影響
與NC 組和si-NC 組相比,si-MYLK-AS1 組在HGC27細胞的A450 nm 值觀測到減少(q=18.152、17.859,均Plt;0.05)。進一步,與si-MYLK-AS1+miR-141-3p inhibitor 組進行比較時,si-MYLK-AS1 組和si-MYLK-AS1+inhibitor NC 組的A450 nm 值同樣表現(xiàn)出下降(q=15.517、16.102,均Plt;0.05),見圖6。
2.5 沉默LncRNA MYLK-AS1或下調(diào)miR-141-3p對HGC27細胞凋亡的影響
相較于si-MYLK-AS1 處理的組別,未處理的NC 組及si-NC 處理的HGC27 細胞組展現(xiàn)了更低的細胞凋亡率(q=42.675、42.836,均Plt;0.05);與si-MYLK-AS1+miR-141-3pinhibitor組相比較,si-MYLK-AS1組、si-MYLK-AS1+inhibi?tor NC 組HGC27 細胞凋亡率上升(q=33.004、33.907,均Plt;0.05),見圖7、8。
2.6 沉默LncRNA MYLK-AS1或下調(diào)miR-141-3p對HGC27細胞侵襲、遷移及上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymaltransition,EMT)相關(guān)蛋白的影響
在NC組和si-NC組中,相比于si-MYLK-AS1組,HGC27細胞的遷移和侵襲能力及N-cadherin和Vimentin蛋白的水平有所增加(q=14.726、10.898、25.852、17.000 和14.033、11.587、24.961、17.667,均Plt;0.05),而E-cadherin 蛋白水平則表現(xiàn)為下降(q=23.668、24.083,均Plt;0.05)。另一方面,與si-MYLK-AS1+miR-141-3p inhibitor組相比,si-MYLK-AS1組和si-MYLK-AS1+inhibitor NC組在HGC27細胞遷移和侵襲能力及N-cadherin 和Vimentin 蛋白水平上明顯下降(q=6.207、4.061、14.263、14.667和7.656、3.546、15.601、16.000,Plt;0.05),而E-cadherin 蛋白水平則呈現(xiàn)上升趨勢(q=17.024、17.440,均Plt;0.05),見圖9~13。
3 討論
近幾年,胃癌發(fā)病率及死亡率在持續(xù)增長,研究報道稱,胃癌患者死亡率高的主要原因是發(fā)生轉(zhuǎn)移[9]。有大量研究報道稱,lncRNA可以調(diào)控胃癌進展。例如,LINC01116可以促進胃癌細胞增殖,抑制胃癌細胞凋亡[10]。LncRNA MYLK-AS1是各種人類癌癥中的癌基因,LncRNA MYLK-AS1沉默對腎母細胞瘤細胞體內(nèi)致瘤能力起抑制作用[11]。LncRNAMYLK-AS1上調(diào)可以促進肝癌腫瘤進展和血管生成[12]。近期,還有研究發(fā)現(xiàn),LncRNA MYLK-AS1沉默抑制胃癌細胞增殖、細胞周期、遷移和侵襲[4]。由此可見,LncRNA MYLK-AS1可能是胃癌分子診斷的潛在標志物。本項研究揭示了在HGC27細胞中,LncRNA MYLK-AS1的表達水平較高,暗示LncRNAMYLK-AS1有可能在胃癌的發(fā)展過程中起促進作用。進一步研究發(fā)現(xiàn),當LncRNA MYLK-AS1被沉默之后,HGC27細胞的A450 nm 值降低,凋亡率提高,這表明通過抑制LncRNA MYLK-AS1的表達,可以抑制胃癌細胞的增殖并促進其凋亡,從而可能對胃癌的發(fā)展產(chǎn)生抑制作用。
在胃癌細胞的轉(zhuǎn)移和侵襲過程中,EMT 被激活。在EMT中,上皮細胞失去其特有的上皮特性,例如E-cadherin的下調(diào),而獲得間質(zhì)細胞的特征,表現(xiàn)為N-cadherin和Vimentin的上調(diào),并激活一系列下游轉(zhuǎn)錄因子,如Snail、Slug、Twist等[13]。通過EMT過程,胃癌細胞獲得了向周圍基質(zhì)遷移和侵入的能力,之后可以通過血液和淋巴管擴散到相鄰組織[14]。
鑒于抑制EMT對防止胃癌進展至關(guān)重要,本研究所揭示的結(jié)果表明,在沉默LncRNA MYLK-AS1后,HGC27胃癌細胞的遷移和侵襲潛能明顯減弱,表現(xiàn)為遷移和侵襲細胞的數(shù)量減少,同時Ncadherin和Vimentin這2種間質(zhì)標志蛋白的表達下調(diào)。另一方面,E-cadherin這一上皮標志蛋白的表達水平則得到了提升。據(jù)此可以推斷,沉默LncRNAMYLK-AS1能夠有效阻止胃上皮細胞向間質(zhì)表型轉(zhuǎn)變,從而有效限制胃癌細胞向周圍組織的擴散和侵入,最終有助于抑制胃癌病情的惡化和發(fā)展。
生物信息學(xué)分析揭示了LncRNA MYLK-AS1與miR-141-3p 之間存在結(jié)合位點。此外,miR-141-3p在肺癌中的低表達已被證實具有臨床意義。例如,Chen DL 等[15]的研究表明,降低miR-141-3p的表達可以促進胃癌的進展和化療耐藥性,指出了miR-141-3p 在腫瘤發(fā)展中的潛在作用。Zhou YC等[16]發(fā)現(xiàn),miR-141-3p不僅可限制胃癌細胞遷移和侵襲,還抑制正常成纖維細胞向癌癥相關(guān)成纖維細胞的轉(zhuǎn)變。以上研究均表明上調(diào)miR-141-3p可以對胃癌的發(fā)展起到抑制作用。本研究所揭示的數(shù)據(jù)指出,miR-141-3p在HGC27細胞系中呈現(xiàn)低表達狀態(tài)。在對miR-141-3p的功能抑制后,發(fā)現(xiàn)其削弱了LncRNA MYLK-AS1對胃癌細胞增殖、遷移和侵襲能力的抑制效應(yīng)。這一現(xiàn)象暗示,LncRNAMYLK-AS1 可能借助上調(diào)miR-141-3p 的表達途徑,來有效地阻抑胃癌的惡性進展。另外,通過生物信息學(xué)手段已確認miR-141-3p與STMN1基因存在相互作用的結(jié)合位點,這為進一步理解兩者間的調(diào)控關(guān)系提供了依據(jù)。有研究報道稱,STMN1的異常表達可能通過影響EMT促進腫瘤進展[17]。STMN1基因沉默可以抑制胃癌細胞增殖、遷移和侵襲[18]。
研究揭示了STMN1在胃癌細胞中表達水平偏高,而在對HGC27細胞進行LncRNA MYLK-AS1沉默處理后,miR-141-3p表達量增加,同時STMN1蛋白水平下降。反之,如果miR-141-3p表達下調(diào),則STMN1蛋白水平上升,上述實驗結(jié)果揭示了這樣一個機制可能性:即LncRNA MYLK-AS1可能通過介導(dǎo)miR-141-3p的上調(diào)作用,間接導(dǎo)致STMN1表達下調(diào),這一系列連鎖反應(yīng)可能對HGC27細胞的增殖潛能、EMT進程及遷移和侵襲能力產(chǎn)生抑制效應(yīng),并且有利于促進此類細胞發(fā)生凋亡。此外,雙熒光素酶實驗進一步確認了LncRNA MYLK-AS1直接靶向調(diào)控miR-141-3p與STMN1之間的相互作用。
綜上所述,通過沉默LncRNA MYLK-AS1,可能會導(dǎo)致miR-141-3p 的表達水平提升,進而抑制STMN1蛋白的表達。這一連串的分子事件有助于有效抑制HGC27胃癌細胞的增殖、阻斷EMT進程,以及減少細胞的遷移和侵襲能力,同時促進細胞凋亡。鑒于這些發(fā)現(xiàn),本課題組計劃在未來的研究中使用小鼠模型進行體內(nèi)實驗,以進一步驗證這些結(jié)果和探索LncRNA MYLK-AS1 在胃癌發(fā)展中的作用機制。
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(責任編輯:曾 玲)