长链非编码RNA LINC01094促进乳腺癌进展的作用机制研究

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背景:乳腺癌现已成为全球女性最常见的恶性肿瘤。近年来,我国乳腺癌发病率呈现逐年上升趋势。乳腺癌的进展是涉及增殖、转移、代谢等多种细胞活动的复杂调控过程,其分子机制仍不明确。近来研究表明,长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)在肿瘤发生和进展中具有重要调控作用。LncRNA在癌症中的异常表达和独特功能提示其可能是致癌的重要驱动力。因此,进一步探究和阐明lncRNA在乳腺癌中的分子调控机制有助于寻找新的癌症生物标志物,为患者提供更加具体和个性化的临床治疗策略。本研究在TCGA数据库中筛选了与乳腺癌患者预后密切相关的lncRNALINC01094,随后在乳腺癌样本中检测其表达,同时进行LINC01094与乳腺癌临床病理参数相关性分析,并揭示LINC01094异常表达的分子调控机制。通过体外细胞功能学实验探究LINC01094对乳腺癌细胞增殖、迁移、浸润和糖酵解能力的影响,同时寻找其结合蛋白以及下游调控的靶基因,以进一步阐明LINC01094促进乳腺癌进展的分子机制。方法:本研究利用TCGA数据库筛选出与乳腺癌患者生存期相关性显著的lncRNA LINC01094。通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测乳腺癌临床样本中LINC01094的表达水平,分析LINC01094与乳腺癌患者临床病理参数的相关性。利用受试者工作特征曲线(ROC曲线)评价LINC01094作为乳腺癌诊断标志物的特异性和敏感性。利用生物信息学网站预测LINC01094的N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine,m6A)修饰位点,通过RNA甲基化免疫共沉淀(MeRIP)技术明确LINC01094的具体m6A修饰位点。通过荧光原位杂交(FISH)实验确定乳腺癌细胞内LINC01094的定位。通过CCK8、EdU细胞增殖实验、Transwell实验和乳酸生成实验探究LINC01094对乳腺癌细胞增殖、迁移、浸润和糖酵解能力的影响。通过RNA-pull down联合质谱分析、RIP实验以及FISH-免疫荧光共定位技术,筛选并验证LINC01094的结合蛋白。通过核浆分离、Western Blot、免疫荧光、Co-IP和RT-qPCR等实验探究LINC01094对结合蛋白以及下游靶基因的调控作用,揭示LINC01094/结合蛋白/靶基因这一调控网络对乳腺癌进展的影响。结果:(1)LINC01094在乳腺癌中的表达及临床病理意义LINC01094在乳腺癌组织中表达上调,LINC01094高表达的患者总生存期较差。临床病理参数相关性分析显示LINC01094高表达与乳腺癌淋巴结转移密切相关。ROC曲线提示LINC01094表达量能够较好地区分乳腺癌是否发生淋巴结转移。(2)m6A甲基化修饰参与调控LINC01094的稳定性LINC01094在1013 nt和1021 nt处具有较高水平的m6A甲基化修饰,甲基化转移酶METTL14可调节LINC01094的m6A修饰水平,从而增强LINC01094的稳定性。(3)LINC01094在体外条件下促进乳腺癌细胞的增殖、迁移、浸润和糖酵解LINC01094主要定位于细胞质,细胞核中也有分布。体外细胞功能学实验表明LINC01094可增强乳腺癌细胞的增殖、迁移、浸润和糖酵解能力。(4)LINC01094介导PKM2/JMJD5复合体形成,促进PKM2进入细胞核LINC01094能够与PKM2结合并促使PKM2入核。机制上,LINC01094可作为PKM2/JMJD5的分子支架,介导PKM2与JMJD5结合以形成蛋白复合体,从而调节PKM2核易位。(5)LINC01094 促进 PKM2 与 HIF1-α、PKM2 与 β-catenin 相互作用,增强 HIF-1α和β-catenin介导的反式激活LINC01094 促进 PKM2 入核后,可增强 PKM2 与 HIF1-α、PKM2 与 β-catenin 的结合,从而激活下游靶基因(GLUT1、LDHA、PKM2、PDK1、CCND1、C-MYC)转录,表明LINC01094促进了 PKM2介导的HIF-1α和β-catenin的反式激活活性。结论:1、LINC01094在转移组乳腺癌中高表达,LINC01094高表达的患者预后较差。2、METTL14参与调控LINC01094的m6A甲基化修饰,从而增加其稳定性。3、LINC01094在体外条件下促进乳腺癌细胞的增殖、迁移、浸润和糖酵解能力。4、LINC01094通过充当分子支架介导PKM2/JMJD5复合体形成,诱导PKM2进入细胞核,进而增强HlF-1α和β-catenin介导的反式激活,启动下游与糖酵解和细胞增殖相关的基因转录重编程,促进乳腺癌细胞的增殖、侵袭和糖酵解。
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