miR-1271调控mTOR抑制非小细胞肺癌的机制研究

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qianjiuzhou
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背景:  肺癌目前在世界范围已经上升到第一高发的恶性肿瘤。非小细胞肺癌是较典型的由驱动基因发生发展的瘤种,在以精确治疗为目标的当代,通过特异性靶向调控这些基因可导致肺癌生长停滞和凋亡,显著延长患者生存。目前肺癌的靶向治疗已使部分患者明显获益。mTOR信号通路在细胞中调控重要活动,如蛋白质翻译、转录、调控细胞周期、细胞生长、增殖、分化、生存,以及能量代谢、细胞自噬和应激反应。在非小细胞肺癌中,mTOR信号激活关系着肿瘤RTK抑制剂耐药、化疗耐药及免疫逃逸等机制。  最近发现,microRNA(miRNA)在肿瘤的起源、发生、发展中显现出调节生物信号通路的作用,miRNAs在调节mTOR信号通路,抑制肿瘤进展中起关键作用,提示miRNA是新的靶点或新的治疗方法。  新发现的miR-1271在人类胚胎干细胞中的ARL10基因第二个内含子转录编码区被识别的低拷贝数小RNA,发现它在胃癌、乳癌、肝癌、卵巢癌及头颈部肿瘤中能抑制不同靶基因,抑制肿瘤生长、浸润和转移。miR-1271与miR-96为旁系同源,近期报道miR-96能在前列腺癌中靶向抑制mTOR,但miR-1271对非小细胞肺癌的作用并不明确,是否能在非小细胞肺癌中调节mTOR国内外未见报道。  目的:  本研究旨在了解miR-1271在非小细胞肺癌中的水平,验证mTOR在非小细胞肺癌中高表达,研究miR-1271对mTOR的调节及其机制,对非小细胞肺癌生存、生长的影响。为今后在非小细胞肺癌的治疗中提供新的靶点及手段提供理论依据。  用生物信息学预测mTOR-3’UTR是否为 miR-1271靶基因,查询miRanda方法  取31例非小细胞肺癌肿瘤组织及配对的癌旁正常组织标本,用Western blot方法检测肿瘤组织与癌旁组织中的mTOR蛋白表达水平,同时用RT-qPCR方法检测肿瘤组织及癌旁组织中miR-1271表达水平。(Http://www.microrna.org/microrna/home.do),和target Scan(http://www.targetscan.org),确定miR-1271与mTOR3’UTR mRNA的互补碱基序列。应用带有目的基因miR-1271、反义序列as-miR-1271及对照组随机序列scr的腺相关病毒转染A549细胞,病毒携带绿色荧光蛋白(GFP)和荧光素酶报告基因。成功转染后,得到 A549-miR-1271、A549-as-miR-1271、A549-scr三个稳定细胞株。RT-qPCR检测miR-1271在三个细胞株中的表达。mTOR-3’UTR携带荧光素酶质粒分别转染 A549-miR-1271,A549-scr和A549-as-miR-1271,检测三个细胞株的荧光表达,了解miR-1271与mTOR的结合情况以及证明miR-1271与mTOR的调控关系。  RT-qPCR方法检测A549-miR-1271,A549-scr和A549-as-miR-1271细胞株中mTOR的表达水平,了解miR-1271对mTOR转录水平的影响,并且用Western blot方法检测三细胞株的mTOR蛋白表达水平,了解miR-1271对mTOR翻译水平的影响。为了解miR-1271对mTOR的抑制对非小细胞肺癌细胞的影响,体外实验用MTT方法检测了A549-miR-1271,A549-scr和A549-as-miR-1271细胞株的增殖情况。体内实验用生物发光成像系统检测 A549-miR-1271,A549-scr和A549-as-miR-1271细胞负瘤小鼠的非小细胞肺癌瘤体的生长和荧光量的变化。  统计方法:  所有数据分析使用SPSS17.0统计软件,计量资料用(mean±SD)表示,差异显著性采用配对t检验;计数资料用卡方χ2检验,Fisher’s精确检验;p<0.05,差异显著。二变量间相关分析用Spearman系数。5′我们用生物信息查询,miR-1271与mTOR结合的靶序列位于第918位-924位,序列为AUCAGAAUAAUUUUUGUGCCAAU3′mTOR3′-UTR(918-924)  结果:  31例非小细胞肺癌肿瘤组织及癌旁正常组织标本中,mTOR在肿瘤中明显高表达(p=0.000),而对应的miR-1271在肿瘤组织中较癌旁正常组织明显低表达(p<0.05),并且miR-1271表达水平与mTOR蛋白表达水平呈负相关关系(R=-0.81;p<0.0001)。  3′ACUCACGAACGAUCCACGGUUC5′miR-1271为了验证mTOR是miR-1271的靶基因,以及证实miR-1271与mTORmRNA结合后的功能改变,经过用带有目的基因 miR-1271、反义序列as-miR-1271及对照组随机序列scr的腺相关病毒转染A549细胞后,我们获得携带绿色荧光(GFP)和荧光素酶报告的稳定细胞株A549-miR-1271,A549-as-miR-1271和A549-scr。用RT-qPCR检测miR-1271在A549-miR-1271,A549-as-miR-1271和A549-scr中的水平,发现miR-1271在A549-miR-1271中水平明显增高,而在A549-as-miR-1271中显著降低,证明获得稳定的符合研究需要的细胞株。又用mTOR-3’UTR携带荧光素酶的质粒分别转染A549-miR-1271,A549-scr和A549-as-miR-1271细胞,检测三个细胞株的荧光素酶表达,应用荧光素酶报告系统确定mTOR是miR-1271的靶基因,能互相结合,并且A549-as-miR-1271组细胞的荧光量较对照组明显增高,而A549-miR-1271组细胞的荧光量较对照组明显降低。不但验证了生物信息学预测的结合序列,而且证实miR-1271负调控mTOR。  在明确非小细胞癌中miR-1271调控mTOR的方式实验中发现:miR-1271没有影响mTOR的转录水平,而影响了mTOR的翻译,无论我们使miR-1271在非小细胞肺癌细胞中过表达则mTOR的蛋白表达减少,抑或我们抑制miR-1271表达,则增加了 mTOR的蛋白表达水平。数据显示:miR-1271是通过抑制蛋白的翻译来调控mTOR。进一步研究发现,在体外实验用MTT方法检测A549-miR-1271,A549-scr和A549-as-miR-1271三细胞株的增殖试验中,发现反义序列组A549-as-miR-1271(即miR-1271低水平)细胞较对照组A549-scr细胞明显增长迅速,实验组A549-miR-1271细胞(miR-1271过表达)较对照组A549-scr细胞明显增速缓慢。提示A549-miR-1271可能通过抑制mTOR的蛋白表达,抑制了A549的生长。  体内实验发现同样 A549-miR-1271(miR-1271过表达)在小鼠体内该细胞株成瘤较其他组明显小,抑制了非小细胞肺癌的生长,可能的机制是 miR-1271抑制了mTOR的蛋白翻译。  结论:  miR-1271在非小细胞肺癌中低表达,mTOR是miR-1271在非小细胞肺癌中的靶基因,在非小细胞肺癌中miR-1271与mTOR有强烈的负相关关系。提示两者可能有调控关系。在非小细胞肺癌细胞中,miR-1271仅改变mTOR蛋白表达水平,当miR-1271高表达时mTOR蛋白则低表达,miR-1271低表达时mTOR蛋白则高表达,miR-1271调控了mTOR的翻译水平而非转录水平的调节,体内体外实验均证明miR-1271抑制非小细胞肺癌的生长,可能机制是miR-1271抑制了mTOR,继而抑制非小细胞肺癌的生长。
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