长链非编码RNA UCA1在肝癌中的表达、功能及其调控机制研究

来源 :南京医科大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:shanglonghai105
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[背景]肝细胞肝癌(hepatocellular carcinoma, HCC)是我国最常见的恶性肿瘤之一,发病率位居各大恶性肿瘤的第四位,且近年来呈逐年上升的趋势;因其恶性程度高、进展十分迅速、预后极差,死亡率已位居各大恶性肿瘤的第二位。有必要积极探索与HCC相关的基因,为HCC发病机制研究以及临床诊疗提供新思路和新靶标。长链非编码RNA (long non-coding RNAs, IncRNAs)是近年来发现的与肿瘤发生、发展密切相关的一类缺乏蛋白编码能力的RNA分子。新近研究表明,lncRNAs可作为竞争性内源RNA (competing endogenous RNA, ceRNA),通过其微小RNA反应元件(]mniRNA response elements, MREs)竞争结合miRNAs,抑制miRNAs的功能与活性,从而在转录后水平调节miRNAs靶基因mRNAs表达。UCA1 (Urothelial carcinoma associated 1)是首先在膀胱癌中发现的一种新的IncRNA分子,文献报道其在膀胱癌、结直肠癌、乳腺癌等肿瘤中高表达并与肿瘤恶性进展密切相关。但UCA1在HCC中的表达模式、功能角色及潜在作用机制尚未见文献报道。[目的]探讨UCA1在HCC中的表达模式及临床意义;分析RNA干扰UCA1对HCC细胞增殖、克隆形成、细胞周期、侵袭与迁移以及裸鼠移植瘤生长的影响;并深入探讨基于ceRNA模式的UCA1--miRNA--mRNA--pathway调控网络在HCC发生发展中的作用机制。[方法](1)1ncRNA芯片筛选HCC癌组织中的IncRNA分子;(2)实时荧光定量PCR (Quantitative Real-time PCR, qRT-PCR)验证筛选的UCAl;(3)Fisher精确概率法、Kaplan-Meier生存曲线以及Cox回归模型分析UCA1表达与HCC患者临床病理参数及预后的相关性;(4)构建UCA1短发夹RNA干扰载体,转染高表达UCA1的HCC细胞株,检测干扰效率;(5)CCK-8法检测细胞增殖、流式细胞术检测细胞周期、平板法检测细胞克隆形成、Transwell小室法检测细胞侵袭与迁移以及裸鼠皮下成瘤实验对UCA1在HCC中的生物学功能进行分析;(6)生物信息学预测可与UCA1发生作用的miRNA,以及相应miR NA的靶基因;(7)qRT-PCR及免疫组化分析临床HCC标本中UCA1、miRNA以及靶基因三者表达之间的相关性;(8)双荧光素酶试验及RNA结合蛋白免疫沉淀(RNA Binding Protein Immunoprecipitation, RIP)试验验证UCA1可与miRNA作用于RNA诱导沉默复合物(RNA-induced silencing complex, RISC); (9)分析UCA1是否可抑制miRNA的生物学功能;(10)双荧光素酶试验验证miRNA与靶基因之间的关系;(11) qRT-PCR与Western blot分析UCA1、miRNA对其靶基因mRNA及蛋白表达的影响;(12)Western blot分析与靶基因相关的信号通路蛋白及其磷酸化蛋白表达变化。[结果](1)通过IncRNA基因芯片检测并且qRT-PCR证实,UCA1在HCC癌组织中表达明显高于癌旁组织,P<0.001。(2)UCA1与HCC患者TNM分期、是否有远距离转移密切相关,P<0.001;生存曲线显示高表达UCAl的HCC患者总生存时间明显缩短,P<0.001;单因素及多因素回归分析显示UCA1可用于判断HCC患者的不良预后。(3)构建两个针对UCA1的RNA干扰载体,分别转染高表达UCA1的HCC细胞株(SMMC-7721和HepG2细胞),干扰效率分别为siUCA1#1:81%和78%;siUCAl#2:54%和47%; siUCA1#1+siUCAl#2:66%和60%,选用siUCA1#1干扰载体(即siUCA1)进行后继UCA1功能学研究。(4)siUCA1转染SMMC-7721和HepG2细胞后,可体外抑制细胞增殖、克隆形成能力以及侵袭与迁移,并且诱导HCC细胞周期G0/G1期阻滞;同时,siUCA1转染HCC细胞,可体内抑制裸鼠移植瘤的生长。(5)生物信息学预测UCA1序列中存在可与miR-216b、miR-665、miR-326、miR-212-5p、miR-338-3p、 miR-567及 miR-136-3p互补结合的MREs;在siUCA1转染的HCC细胞中,仅miR-216b表达明显升高(>2倍);而其余6个miRNAs的表达无明显变化或有轻微变化(<1.5倍)。(6)构建UCA1的荧光素酶报告载体,与miR-216b共转染HCC细胞,双荧光素酶试验证实二者可通过MRE互补结合;RIP试验进一步证实UCA1与miR-216b相互作用于RISC (7) r niR-216b在HCC癌组织中表达与癌旁相比明显降低,P<0.01,且HCC癌组织中UCA1与miR-216b的表达呈显著负相关,r=-0.6224, P<0.0001。 (8) miR-216b可抑制HCC细胞的增殖与克隆形成、侵袭与转移、裸鼠移植瘤的生长以及诱导细胞周期G0/G1期阻滞;而UCA1可在体、内外逆转miR-216b对HCC细胞生长与转移的抑制效应。(9)生物信息学预测成纤维生长因子受体1 (fibroblast growth factor receptor 1, FGFR1)是miR-216b的靶基因之一。双荧光素酶试证实FGFR1是miR-216b的靶基因,]miR-216b或siUCA1均可下调HCC细胞中FGFR1 mRNA及蛋白的表达;UCA1过表达可上调FGFR1 mRNA及蛋白的表达;而当miR-216b与UCA1同时共转染时可恢复FGFR1 mRNA及蛋白的表达。(10)在HCC组织标本中,FGFR1蛋白与mRNA的表达与UCA1的表达呈显著正相关,r=0.7114与0.6116,P<0.0001;而与miR-216b的表达呈显著负相关,r=-0.5040与-0.7094,P<0.0001。(11)Western blot分析显示,UCA1不是通过FGFR1-JNK及FGFR1-p38 MAPK信号通路,而是通过FGFR1-ERK1/2信号通路来促进HCC恶性进展。[结论]UCA1在HCC中高表达,且与TNM分期、转移及患者预后相关。UCA1可作为一个癌基因促进HCC细胞增殖、侵袭与迁移以及裸鼠移植瘤的形成。机制研究发现UCA1可作为ceRNA竞争结合miR-216 b,可逆转miR-216b对HCC细胞的生长及转移的抑制作用,并解除miR-216b对其靶基因FGFR1的抑制,FGFR1表达增高,且通过ERK信号(UCA1-miR-216b-FGFR1-ERK pathway)促进HCC发生发展。本研究为HCC发病机制的探索提供了新的思路,也为靶向IncRNAs的HCC诊断与治疗提供了新的发展方向以及新的靶标。
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