[背景]恶性黑素瘤(Malignant Melanoma,MM)是一种由黑素细胞衍生而来的高度恶性肿瘤,多发生于皮肤,其转移率高且预后较差,早期可经血液转移和淋巴转移扩散至全身各器官,是皮肤恶性肿瘤中重要死亡原因之一,且发病率呈逐年上升的趋势。G蛋白信号转导是将细胞外信号经由G蛋白偶联受体传入细胞内的动态过程,其主要环节是鸟苷酸循环。G蛋白偶联的信号转导通路与人体许多重要生理功能的调节有关。近几年研究表明,它在恶性肿瘤的发生发展过程中也起到重要作用。RGS(Regulator of G-protein Signaling)蛋白是一组具有多种功能的蛋白质大家族,是GPCR重要的负性调节因子,其家族中有许多分子在恶性肿瘤的发生发展过程中扮演了重要角色。因此,很多研究者推断,RGS基因可以作为恶性肿瘤诊疗及预测的潜在重要靶点,并有待于进一步应用。RGS蛋白主要分为R4、R7和R12三个大家族,而RGS4从属于RGS家族中的R4亚类,在各种生理过程中具有重要功能。作为一种支架蛋白,RGS4可以组装相关的信号分子,从而调控信号传导。近期研究表明,RGS4与非小细胞肺癌细胞及乳腺癌的迁移和侵袭均密切相关。因此,研究RGS4在恶性肿瘤中的作用及其具体机制对于肿瘤的诊断、治疗和预测都是非常重要的。以RGS4与癌症的相关性为出发点,我们研究RGS4基因在黑色素瘤中的调控表达,并且在前期工作中我们发现,相比于色素痣组织而言,RGS4在黑色素瘤组织中低表达,但其在恶性黑色素瘤发生发展中的具体作用及机制尚不明确,需要我们进一步研究。本课题拟研究RGS4基因在恶性黑素瘤组织和细胞中的表达及其与相关临床病理参数的关系,同时研究RGS4基因对恶性黑素瘤细胞体外增殖、迁移和侵袭的作用和机制,将有助于进一步明确RGS4基因在MM发生发展中所发挥的作用,对进一步研究MM的预防和治疗具有重要的理论意义和实际应用前景。[目的]为研究RGS4在恶性黑素瘤发生发展中的作用,我们通过免疫组化法检测恶性黑素瘤组织和色素痣组织中RGS4的表达,并分析在黑素瘤组织中RGS4的表达水平与常见一些临床病理参数的相关性。同时,我们利用western blot法检测恶性黑素瘤细胞和正常黑素细胞中RGS4的表达差异,比较是否与免疫组化结果一致。然后,我们通过调控恶性黑素瘤细胞株中RGS4的表达,检测RGS4对恶性黑素瘤细胞体外增殖、迁移和侵袭等方面的影响;并进行下游分子信号通路的筛选验证,进一步揭示RGS4在黑素瘤中发挥调控作用的初步分子作用机制,为探索RGS4基因可否作为黑素瘤诊疗的新靶点提供初步理论基础。[方法]1、通过免疫组化方法检测色素痣和MM组织中RGS4的表达,并分析其与年龄、性别、TNM分期等相关临床病理参数之间的关系。2、Western blot法检测RGS4在正常黑素细胞株(HEM)和恶性黑素瘤细胞株(M14、A375、UACC257、UACC62)中的表达水平,同时筛选出适合于本实验的黑素瘤细胞株,通过转染高表达质粒建立稳定过表达RGS4的细胞株,并通过转染siRNA建立稳定低表达RGS4的细胞株。3、CCK8和克隆形成实验检测RGS4对黑素瘤细胞体外增殖能力的影响。TUNEL实验检测RGS4对黑素瘤细胞凋亡能力的影响。Western blot法检测RGS4对凋亡相关蛋白(Bcl-2、Bax、Caspase3、Cleavedcaspase3)的调节作用。4、Transwell迁移和侵袭实验检测RGS4对黑素瘤细胞体外迁移侵袭能力的影响。Western blot法检测RGS4对上皮间质转化(EMT)指标蛋白(E-cadherin、N-cadherin)和基质金属蛋白酶(MMP2、MMP9)的调节作用。5、Westernblot法检测RGS4对PI3K/AKT信号通路的相关信号分子表达水平的影信号通路相关蛋白表达水平的变化。[结果响;通过在实验过程中加入PI3K抑制剂LY294002,观察RGS4调节黑素瘤细胞中]1.RGS4在恶性黑素瘤组织和细胞中呈低表达。RGS4在正常对照的8例色素痣组织和40例恶性黑素瘤组织中的阳性率分别为75%和27.5%。与色素痣组织作比较,RGS4在恶性黑素瘤组织中明显低表达;且RGS4的表达与TNM分期呈显著负相关。Western blot法检测结果显示,RGS4在正常黑素细胞株HEM中的表达水平显著高于在恶性黑素瘤细胞株(M14、A375、UACC62、UACC257)的表达。2.RGS4抑制A375细胞的体外增殖能力。我们选取A375细胞株转染pcDNA3.1-RGS4质粒,使RGS4过表达后,CCK8和克隆形成实验表明,其增殖能力明显受到抑制;而western blot法检测部分凋亡相关蛋白显示,Bcl-2的表达水平明显降低,同时Bax的表达水平明显升高。A375细胞株转染siRNA干扰片段使RGS4低表达后,CCK8和克隆形成实验表明,其增殖能力明显增强,而TUNEL实验显示其凋亡细胞比例减少;同时western blot法检测部分凋亡相关蛋白结果显示,Bcl-2的表达水平显著升高,而Bax和Cleaved caspase3的表达水平显著降低。3.RGS4抑制A375细胞体外迁移和侵袭的能力。Transwell实验表明:高表达RGS4后,A375细胞的迁移和侵袭能力受到抑制;而RGS4低表达后,A375细胞的迁移侵袭能力显著增强。Western blot法检测结果显示:敲高RGS4后,A375细胞上皮标志物E-cadherin的表达水平显著升高,而基质金属蛋白酶MMP2和MMP9的表达水平显著降低;敲低RGS4后,A375细胞间质标志物N-cadherin的表达水平显著升高,而上皮标志物E-cadherin的表达水平显著降低,MMP2和MMP9的表达水平也显著升高。4.RGS4通过抑制PI3K/AKT通路使Cyclin D1和E2F1的表达水平降低,从而抑制A375细胞增殖、迁移等生物学行为。Western blot检测结果显示:过表达RGS4后,A375细胞中p-Akt的表达水平显著降低,同时Cyclin D1和E2F1的表达水平也显著降低;RGS4低表达后,A375细胞中p-Akt的表达水平显著升高,同时Cyclin D1和E2F1的表达水平也显著升高。加入PI3K通路抑制剂LY294002后,在A375细胞中,LY294002部分抵消了下调RGS4引起的p-Akt、CyclinD1和E2F1表达水平的增高。5.RGS4抑制恶性黑素瘤细胞株M14的体外增殖、迁移和侵袭。为进一步验证RGS4在恶性黑素瘤细胞中的作用,我们另选M14细胞株进行功能实验。结果显示:RGS4表达水平降低后,克隆形成实验显示其增殖能力明显增强,Transwell实验显示其侵袭迁移能力明显提高。Western blot结果显示,RGS4低表达后,基质金属蛋白酶MMP2和MMP9的表达水平明显升高;凋亡相关蛋白Bcl-2的表达水平明显升高,而Bax的表达水平明显降低。[研究结论]1、RGS4在恶性黑素瘤组织和细胞中低表达,且与TNM分期呈显著负相关。2、RGS4能够抑制黑素瘤细胞的体外增殖、侵袭和迁移等多种恶性生物学行为。3、RGS4可能通过抑制黑素瘤细胞中PI3K/AKT信号通路,使Cyclin D1和E2F1的表达水平降低,从而抑制黑素瘤细胞的增殖、迁移等生物学行为,进而抑制恶性黑素瘤的发生发展。