2.生物治疗国家重点实验室 信号转导及分子靶向治疗研究室
2.Department of Signal Transduction and Molecular Target Therapy of State Key Laboratory of Biotherapy
肿瘤复发或转移是结直肠癌患者死亡的主要 原因。肿瘤转移过程包括一系列步骤:局部浸 润、进入循环系统管腔、转运、外渗、定居、生 长[1]。因此肿瘤转移的分子机制及预防转移的靶点 成为当前研究热点。
转录调控因子TLE/GRG家族是一类无DNA 结合位点,但能与转录因子结合调控下游基因蛋 白表达的转录调节蛋白[2]。TLE/GRG家族根据表 达的蛋白分子量大小可分为两类:一类为TLE1-4/ GRG1-4,另 一 类 为AES/GRG5。目前研究发现AES 在眼睛[3]、骨 骼 [4]、腹侧神经管等发育 [5]过程中起 重要作用。也有报道结直肠癌原发灶AES表达较 高,而肝脏转移灶中表达缺失,且可能是通过活 化NOTCH通路实现肿瘤转移[6]。以上研究表明 AES可能参与肿瘤的发生发展,但遗憾的是AES在 肿瘤中的研究甚少。本研究检测了CRC细胞系中 AES表达情况,并将外源性AES质粒转染表达较 低的LoVo细胞系,观察其对CRC细胞系增殖、侵 袭、迁移能力的作用。
1 资料和方法 1.1 材料
人CRC细胞系LoVo、Colo320、sw480、sw620、 s w1116、人胚胎肾HEK293、质粒pEGFP-N1为本实 验室保存。细胞培养液RPMI-1640、小牛血清、 转染试剂LipofectamineTM 2000、Opti-MEM购于Invitrogen 公司,兔抗人AES抗体购于Sigma 公 司,鼠抗人 α-tubulin抗体购于博士德公司,CCK-8 试剂盒购于Dojindo公司。
1.2 方法 1.2.1 质粒的构建和细胞转染
通过premier 5.0设计aes(NM_001130)上游引物HindⅢ5’-CC CAAGCTTCCGCGATTGACATGAT-3’、下游 引物KpnⅠ5’-GGGGTACCGTATCCGACTTCT CGCCAT-3’,扩增aes片段,双酶切目的片段 和载体,连到pEGFP-N1,酶切、测序验证。 通过lipofectamineTM 2000 分别将pEGFP-N1和 pEGFP-aes转入CRC细胞系LoVo,实验分两组: pEGFP-N1组和pEGFP-AES组。
1.2.2 RT-PCR检测aes mRNA的表达
设计aes上 游引物:5’-CACCAGGAGGATGATGGCGAG-3’, 下游引物:5’-GGCGTGGAGGTGTCTGGAACTA-3’,扩增产物为560 bp。内参GADPH上游引物序 列:5’-AGAAGGCTGGGGCTCATTTG-3’,下游引 物序列:5’-AGGGGCCATCCACAGTCTTC-3’。 Trizol试剂提取待测细胞的总RNA,反转录后进行 半定量PCR 扩增:95℃3 min;95℃30 s,57℃ 30 s,72℃30 s,30 个循环,72℃5 min。琼脂糖 凝胶电泳鉴定。
1.2.3 Western blot检测AES的表达
收集对数期待测细胞,RIPA裂解液重悬细胞超声破碎后, 13 400g,4℃,离心15 min。BCA法测定蛋白浓度。 取蛋白样品40 μg,进行12% SDS-PAGE;260 mA横 流,湿转90 min至PVDF膜,5%脱脂奶粉封闭2 h, 一抗4℃过夜,PBS 洗涤3次,二抗避光温育,摇 床2 h,TBST 洗涤2次,以Odyssey红外激发扫描 成像系统扫描成像结果。
1.2.4 细胞增殖能力检测实验
以每孔1×103细胞 接种于96孔板中,lipofectamineTM 2000 转染,每天每组3 孔,每孔避光加10 μl CCK-8,37℃培养箱 温育2~4 h,Micro-ELISA仪读取光密度,490 nm波 长,测定各孔吸光值(A),连续5天,记录结果。 实验重复3次。
1.2.5 细胞迁移能力检测实验
以每孔2×105 细胞接种于6孔板中,lipofectamineTM 2000转染pEGFP-N1和pEGFP-aes,用移液枪头分别在培 养板底部呈一字形划痕单层培养细胞,每天镜下 记录划痕区的迁移情况,软件分析划痕区的相对 距离,并计算其相对迁移率:(d0记录的相对 距离-d3记录的相对距离)÷d0记录的相对距离× 100%。实验重复3次。(注:划痕单层培养细胞 时间为d0,划痕单层培养细胞后24小时d1,以此 类推。)
1.2.6 细胞侵袭能力检测实验
将BD 悬浮细胞培养小室置入24 孔板中,将BD 基底膜基质胶按1:3 的比例用无血清培养液稀释,取35 μl铺入小室底 层,37℃放置2 h使其凝固;收集转染48 h的细胞, 无血清培养液重悬,将2×105细胞250 μl加入小室, 下层培养板中加入700 μl含20%小牛血清的RIPM 1640培养液。培养48 h后用棉签拭去小室上层细胞, HE染色,显微镜下观察侵袭的细胞数目,计数15个 视野细胞数。实验重复3次。
1.3 统计学方法
所有数据采用SPSS 18.0统计软件分析,样本 间均数比较采用独立样本t检验,P<0.05表示差异 有统计学意义。
2 结果 2.1 AES在不同结直肠癌细胞系中的表达情况
Western blot表明AES在LoVo、sw620细胞中表 达较低,而在Colo320、sw480、sw116细胞中表达 较高,见图 1。故选择LoVo作为靶细胞进行下一步 相关生物学行为的研究。
![]() | 图 1 CRC 细胞系LoVo、Colo320、sw480、sw620、sw1116中AES表达差异Figure 1 The differential expression levels of AES in CRC cell line LoVo,Colo320,sw480,sw620 and sw1116AES:amino-terminal enhancer of split;CRC:colorectal cancer |
2.2 pEGFP-aes重组表达载体的构建、鉴定
从HEK293中提取总RNA,PCR扩增aes目的片 段。构建pEGFP-aes载体,用限制性内切酶Hind Ⅲ 和 KpnⅠ酶切,电泳可见593 bp的aes编码片段, 见图 2。
![]() | 图 2 pEGFP-aes重组质粒酶切鉴定图Figure 2 Restrictive enzyme digestion analysis of constructed vector pEGFP-aes |
2.3 外源性pEGFP-AES转染鉴定
RT-PCR、Western blot检测LoVo对照、 pEGFP-N1、pEGFP-AES三组中外源性AES表达 情况。图 3A中可见pEGFR-AES组反转录后可扩增 出AES目的片段。图 3B中显示,三组皆有内源性 AES表达;但与前两组比较,pEGFP-AES组表达 外源性pEGFP-AES融合蛋白。
![]() | 图 3 LoVo中外源性pEGFP-aes在RNA及蛋白水平表达Figure 3 mRNA and protein level of exogenous pEGFP-aes expression in LoVoA:mRNA level;B:protein level |
2.4 AES对CRC细胞系LoVo的增殖的影响
将pEGFP-N1、pEGFP-AES分别转染LoVo 后,CCK-8 检测细胞增殖活性,pEGFP-AES与 LoVo 对照组、pEGFP-N1的增殖活性差异并无统 计学意义,见图 4。
![]() | 图 4 AES对CRC细胞LoVo增殖能力的影响Figure 4 The effect of AES on the proliferation of CRC cells LoVo |
2.5 AES对CRC细胞系LoVo侵袭能力的影响
与LoVo 对照组、pEGFP-N1组比较,pEGFPAES组中穿过transwell小室基质胶的细胞数目明显 减少(P<0.05),说明转染aes的LoVo细胞穿过基 质胶的能力减弱,可见AES可显著抑制结直肠癌 细胞LoVo的侵袭能力,见图 5。
![]() | 图 5 AES对CRC细胞LoVo的侵袭能力的影响(×200)Figure 5 The effect of AES on the invasion of CRC cells LoVo(×200) |
2.6 AES对CRC细胞系LoVo迁移能力的影响
分别以各组第1天的划痕距离为基准, pEGFP-aes组第2天未见明显变化,而LoVo对 照组、pEGFP-N1组第2天的划痕距离明显变窄 (P<0.05),且随着时间延长,该差异愈加明 显。图 6显示,第3天时,pEGFP-AES组划痕距 离是第1天划痕距离的94%~98%(LoVo control组 40%,pEGFP-N1组76%)。可见AES可明显抑制 CRC细胞LoVo的迁移能力。
![]() | 图 6 AES对CRC细胞系LoVo迁移能力的影响(×100)Figure 6 The effect of AES on the migration of CRC cells LoVo(×100) |
3 讨论
本研究发现外源性的AES在结直肠癌细胞的 侵袭、迁移过程中发挥抑制作用。众所周知, AES在发育过程中扮演着重要的负性调节作用。 首先,研究发现GRG5活性的缺失能够明显抑制 Runx2+/-GRG5-/-小鼠体内颅缝和囟门的骨化,并 造成严重的长骨生长缺陷[7]。AES/GRG5还可能 通过Tcf4和Lef1调节出生后的骨生长[8]。通过GST Pulldown和酵母双杂交实验Zhu等[9]发现Six3和Six6 需与AES结合从而发挥转录抑制作用;过表达Six3 的鸡胚则影响晶状体的发育。AES也可促进神经细 胞凋亡[10],介导神经管内神经细胞形态的退化 [5]。
近年来有观点指出AES也是一个肿瘤转移抑 制因子。本实验在体外证明外源性AES表达增高 可抑制肿瘤的侵袭、转移。Jan等[11]以宫颈癌细胞 系HeLa为研究对象,发现线粒体蛋白Bit1可与AES 结合形成功能性复合物,抑制细胞与胞外基质粘 连,介导细胞凋亡。且来自ONCOMINE数据显 示(http://www.oncomine.org/)众多肿瘤(如前列腺 癌、膀胱癌、乳腺癌等)的转移与AES表达下调 相关。 结直肠癌肝肺转移灶AES较原发灶表达降 低,且AES可抑制鼠的结直肠癌移植瘤肝肺转移 [7]。
图 3B中,pEGFP-AES组中出现额外两个条 带,40 kD疑为断裂重组质粒,而118 kD条带究竟 是什么呢?AES可与大分子NF-κB、AR等形成复 合体抑制后者的活性[12,13]。本实验室研究也发现在 肝癌细胞系中可观察到点状浓积物[14]。核内化的 AES同NOTCH通路信号分子Rbpj/NICD/Maml1复 合物形成点状浓积物,抑制肠多发息肉鼠肿瘤细胞 侵袭和血管内渗,AES并不能抑制其通路活性[8]。因 此,AES抑制肿瘤转移的其他机制仍是我们研究努 力方向。实验中我们发现的AES不能影响CRC细胞 系LoVo的增殖与肝癌细胞中的研究结果一致[14]。 体内实验也证实AES上调或下调的结直肠癌移植瘤 原发灶大小较对照组都无明显差异[7],而流式细胞 仪比较实验组与对照组细胞凋亡得出了阴性结果。
综上,本实验研究发现在体外AES可抑制结直 肠癌侵袭迁移。AES该抑制肿瘤转移的作用可为结 直肠癌的转移研究提供一个新的靶点和视角,也是 晚期结直肠癌治疗的和预后预测一个新的导向。
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