凋亡的影响
郭红艳1,徐亚茹2,李耕慧3,孙晓杰4△
,赵正林1,吴 琦4,刘 波5
(1.齐齐哈尔医学院生化教研室,2.齐齐哈尔医学院附属第一医院检验科,3.齐齐哈尔市第一医院老年科,4.齐齐哈尔医学院
临床生化教研室,
5.齐齐哈尔医学院附属第二医院办公室,齐齐哈尔161006)【摘要】 目的:探讨长链非编码RNALinc00673过表达对胃癌细胞增殖和凋亡的影响及其机制。方法:将重组慢病毒表达质粒pLVX Linc00673和对照空载体质粒pLVX NC在293T细胞中进行慢病毒包装与扩增,将重组慢病毒转染胃癌细胞MGC 803建立稳定过表达Linc00673的细胞系,实时荧光定量PCR方法检测Linc00673基因的表达;MTT实验和克隆形成实验观察细胞的生长增殖;流式细胞术检测细胞周期和细胞凋亡;qPCR检测细胞周期相关调控基因表达;免疫印迹法检测PI3K/Akt信号通路关键分子及肿瘤增殖相关蛋白的表达。结果:Linc0 0673在胃癌细胞系MGC 803、BGC 823和AGS中的表达量显著高于正常胃粘膜细胞GES 1(P<0.05)。建立了稳定过表达Linc00673的MGC 803细胞系,Linc00673的表达量比对照空载体组高200倍。Linc00673过表达促进MGC 803细胞增殖和克隆形成(P<0.05),抑制细胞凋亡并影响细胞周期G1→S期进程(P<0.01);Linc00673过表达可影响MGC 803细胞周期调节基因CCNG2、p19和CDK1的表达;免疫印迹结果显示,Linc00673过表达不仅促进PI3K/Akt信号通路关键分子pAKT及其下游靶点NF κB和Bcl 2蛋白的表达,而且上调肿瘤相关因子β catenin和EZH2蛋白的表达。结论:Linc00673过表达可能通过PI3K/Akt信号通路促进MGC 803细胞增殖、抑制凋亡。【关键词】 Linc00673;胃癌;细胞增殖;细胞凋亡;PI3K/Akt信号通路
【中图分类号】R735.2 【文献标识码】A 【文章编号】1000 6834(2022)01 053 006【DOI】10.12047/j.cjap.6206.2022.010
Effectsoflong chainnoncodingRNALinc00673overexpression
onproliferationandapoptosisofgastriccancercelllineMGC 803
GUOHong yan1,XUYa ru2,LIGeng hui3,SUNXiao jie4△,ZHAOZheng lin1,WUQi4,LIUBo
5(1.DepartmentofBiochemistry,QiqiharMedicalCollege,2.TheClinicallaboratory,theFirstAffiliatedHospitalofQiqiharMedicalCollege,
3.CadreWard,theFirstHospitalofQiqihar,4.DepartmentofClinicalBiochemistry,QiqiharMedicalCollege,
5.OfficeoftheSecondAffiliatedHospitalofQiqiharMedicalCollege,Qiqihar161006,China)
【ABSTRACT】Objective:Toinvestigatetheeffectsoflong chainnoncodingRNALinc00673overexpressiononproliferationandap optosisofgastriccancercellsanditsmechanisms.Methods:TherecombinantlentivirusexpressingplasmidpLVX Linc00673andth
econtrolemptyplasmidpLVX NCwerepackagedandamplifiedin293Tcells,andtherecombinantlentiviruswastransfectedintogastriccancercelllineMGC 803toestablishacelllinestablyoverexpressingLinc00673.TheexpressionofLinc00673genewasdetectedbyreal timefluorescencequantitativePCR.ThegrowthandproliferationofcellswereobservedbyMTTassayandcloneformationassay.Cellcycleandapoptosisweredetectedbyflowcytometry.TheexpressionsofcellcyclerelatedregulatorygenesweredetectedbyqPCR.TheexpressionsofkeymoleculesinthePI3K/AktsignalingpathwayandtumorproliferationrelatedproteinsweredetectedbyWesternblot.Results:TheexpressionsofLinc00673ingastriccancercelllineMGC 803,BGC 823andAGSweresignificantlyhigherthanthatinnormalgastricmucosacelllineGES 1(P<0.05).MGC 803celllinewithstableov
erexpressionofLINC00673wasestab lished,andtheexpressionlevelofLincC00673was200timeshigherthanthatofthecontrolemptycarriergroup.OverexpressionofLinc00673promotedproliferationofMGC 803cells(P<0.05)andcloneformation(P<0.05),inhibitedcellapoptosisandaffectedtheG1→Sphaseprogressionofcellcycle(P<0.01).OverexpressionofLinc00673couldaffecttheexpressionsofcellcycleregulatorygeneCCNG2,P19andCDK1inMGC 803.WesternblotshowedthatLinc00673overexpressionnotonlypromotedtheexpressionsofthekeymoleculepAktinPI3K/AktsignalingpathwayanditsdownstreamtargetNF κBandBcl 2protein,butalsoupregulatedtheexpressionsoftumorrelatedfactorsβ cateninandEZH2proteins.Conclusion:OverexpressionofLinc00673maypromoteproliferationandinhibitapoptosisofMGC 803cellsthroughPI3K/Aktsignalingpathway.
【KEYWORDS】 Linc00673; gastriccancer; cellproliferation; apoptosis; PI3K/Aktsignalpathway
3
5中国应用生理学杂志,2022,38(1)
【基金项目】黑龙江省省属本科高校基本科研业务费项目
(2019 KYYWF 1219)【收稿日期】2021 05 13【修回日期】2021 12 24 △【通讯作者】Tel:0452 2663151;E mail:sunxj97@163.com
胃癌(gastriccance,GC)是严重威胁人类健康的恶性肿瘤之一,其在中国的发病率呈逐年递增的趋势。越来越多的证据显示,长链非编码RNA(longnon codingRNA,LincRNA)参与胃癌的发生发展,与胃癌细胞的生长、侵袭和转移等相关[1,2]
。
Linc00673于2015年被鉴定为胰腺癌易感基因,可
作为胰腺癌的预后诊断标志物
[3,4]
。最近研究显
示,Linc00673在多种人类肿瘤组织中高表达,其在胃癌组织中的表达程度与胃癌的TNM分期、淋巴结转移和远处转移等呈正相关
[5 7]
。本文利用基因克
隆技术构建过表达Linc00673重组慢病毒载体,通过慢病毒包装和基因转染技术建立过表达Linc00673的胃癌MGC 803细胞系,探讨Linc00673过表达对胃癌细胞增殖和凋亡的影响及其作用的分子机制。
1 材料与方法
1.1 主要材料与试剂
人肾细胞293T、人胃粘膜细胞GES 1和胃癌细胞系MGC 803、BGC 823、AGS由本室冻存;本研究所用重组慢病毒过表达质粒pLVX Puro Linc00673由上海捷瑞生物工程有限公司构建并测序鉴定,对照空载体质粒pLVX NC和慢病毒包装质粒pMD2.G
、psPAX2由中国医学科学院肿瘤医院黄常志教授惠赠;RPMI1640、DMEM、胎牛血清(FBS)和胰酶购自Gibco公司;嘌呤霉素、MTT和碘化丙啶(PI)购自Sigma Aldrich公司;RT qPCR试剂盒为翊圣生物公司产品;细胞凋亡检测试剂盒为4ABiotech公司产品;所用抗体均为Cellsignaling公司产品。1.2 RT qPCR检测胃癌细胞中Linc00673基因的表达
细胞用含10%FBS的RPMI1640(GES 1、MGC 803和BGC 823)或DMEM(AGS和293T)培养基于37℃、5%CO2、饱和湿度条件下培养,0.25%的胰酶消化传代。采用Trizol试剂提取总RNA,逆
转录生成cDNA,用QuantStudioTM
7Flex系统(ABI,
美国)进行实时荧光定量PCR反应,以甘油醛 3 磷酸脱氢酶(GAPDH)为内参,检测上述细
胞系中Linc00673的表达。引物由Invitrogen公司合成,引物序列见表1,反应条件如下:95℃,30s预变性;95℃,10s变性、60℃,30s退火及延伸,循环40次,
3个复孔/样品,2 ΔΔ
Ct计算基因的相对表达量。
1.3 慢病毒包装与细胞转染
利用慢病毒包装质粒pMD2.G和psPAX2,由PEI介导,将重组质粒pLVX Linc00673和空载体质粒pLVX NC分别转染293T细胞,获得过表达Linc00673的慢病毒和对照空载体病毒。常规培养MGC 803细胞,待细胞密度达到20%~30%左右,分别用上述病毒感染细胞,
48h后用2μg/ml嘌呤霉素筛选,获得稳定表达Linc00673的MGC 803细胞系和对照空载体细胞系,RT qPCR方法鉴定Linc00673基因的表达。1.4 MTT法检测细胞增殖
0.25%胰酶消化细胞,将转染pLVX Linc00673和pLVX NC的MGC 803细
胞分别接种于96孔板,每孔10
00个细胞,6个复孔/组,常规培养,每天取一块培养板,弃细胞培养液,PBS清洗,加110μlMTT染液培养4h,弃上清后加150μlDMSO溶解沉淀,测492nm吸光度值(OD492),连续5d。1.5 克隆形成实验
消化对数生长期细胞,制备各组单细胞悬液,细胞计数后将细胞分别以200个/孔和500个/孔分散均匀接种于6孔板,
常规培养18d,甲醇固定30min,结晶紫染液染15min,拍照、计数细胞集落的形成。
1.6 细胞周期与凋亡检测
各组细胞培养48h,0.25%无EDTA的胰酶消化后P
BS洗涤,AnnexinV FITC/PI双染,上机检测细胞凋亡(BDFACSCalibur流式细胞仪,USA),CellQuest软件分析结果;PI染检测细胞周期,ModFit软件分析结果。
1.7 细胞周期相关调控基因表达检测
消化对数生长期细胞,采用Trizol试剂提取总RNA,RT qPCR试剂盒检测细胞周期相关调控因子基因表达。引物序列(5'→3')见表1,PCR反应条件同前所述。
Tab.1 PrimersequencesofRT qPCR
PrimerSequence
Linc00673F 5' CTGCTCTTTGGCCTTGGATG 3',R 5' ACGGATGGAGAAGAGGTCGT 3'CCNG2F 5' TGCTTTGAAAGTCTACGGGCT 3'R 5' CCCACAAAATGCAGGGACTTC 3'p19
F 5' AACCGCTTCGGCAAGAC 3'R 5' CTGGACTGGTACCGGAGGT 3'CDK1F 5' TGCTTTGAAAGTCTACGGGCT 3'R 5' CCCACAAAAATGCAGGGACTTC 3'GAPDH
F 5' CCTGGTATGACAACGAATTTG 3'R 5' CAGTGAGGGTCTCTCTCTTCC 3'
45ChinJApplPhysiol,2022,38(1)
1.8 免疫印迹实验检测信号转导通路关键因子
采用RIPA裂解细胞提取总蛋白,测蛋白浓度,取各组40μg总蛋白进行SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳分离蛋白,将蛋白转到PVDF膜上,5%脱脂奶粉常温封闭1
.5h,TBST洗膜3次,每次10min,分别以1∶1000稀释一抗Bcl 2、pAkt、NF κB、EZH2、β catenin以及GAPDH,4℃孵育过夜,加二抗(1∶5000),37℃孵育1h,ECL显后化学发光成像分析系统检测目的条带,蛋白表达以靶蛋白/GAPDH积分光密度表示。1.9 统计学处理
结果以均数±标准差(珋x±s)表示,数据统计分析软件采用SPSS21,组间比较采用独立样本Student'sttest。
2 结果
2.1 胃癌细胞中Linc00673基因的表达增高
RT qPCR检测结果显示:Linc00673基因在三种胃癌细胞株AGS、MGC 803和BGC 823中的相对
表达量分别为4.384±0.501、4.551±0.214和4.510±0.278,在正常人胃粘膜GES 1细胞中的表达量为1.043±0.341,即Linc00673在胃癌细胞株
中的表达高于正常胃粘膜细胞(P<0.05),本文选择胃低分化粘液腺癌细胞株M
GC 803进行过表达实验研究。2.2 RT qPCR方法鉴定MGC 803细胞中Linc00673基因的过表达
RT qPCR检测结果显示,转染pLVX Linc00673和pLVX NC的MGC 803细胞,其Linc00673基因的相对表达量分别为0
.999±0.019和200.096±54.527,即后者Linc00673的表达比pLVX NC组增加了200倍(P<0.01)。表明成功建立稳定过表达Linc00673的MGC 803细胞系。
2.3 Linc00673过表达促进MGC 803细胞生长
如表2所示,Linc00673过表达的MGC 803细胞与转染空载体pLVX NC细胞相比,细胞增殖速度加快,细胞生长第3、4、5日,pLVX Linc00673组OD492均高于p
LVX NC组(P<0.05)。Tab.2 MTTassaywasperformedtoassesscellviabilityofMGC 803cells
Group1d
2d
3d
4d
5d
pLVX NC0.237±0.0140.297±0.1400.317±0.039
0.380±0.023
0.387±0.021
pLVX Linc00673
0.238±0.020
0.320±0.009
0.420±0.034
0.478±0.027
0.510±0.037
P<0.05vscontrolgroup
2.4 Linc00673过表达促进MGC 803细胞克隆增殖
克隆形成实验结果显示,在分别接种200和500个细胞培养18d后,转染空载体pLVX NC组细胞的克隆数分别为73.33±12.67和190.67±26.16,而转染pLVX Linc00673组分别形成127.00±24.33和338.67±38.14细胞克隆,二者比较差异具有统计学意义(P<0.05,P<0.01,图1)
。
Fig.1 OverexpressionofLinc00673promotedcellproliferation
CellcolonyformationassaywasperformedtoassesscellproliferationaftertransfectionwithpLVX NCandpLVX Linc00673inMGC 803cells
2.5 Linc00673过表达对MGC 803细胞周期与凋亡的影响
经流式细胞仪检测,pLVX Linc00673组G0/G1期、S期、G2/M期占比分别为67.52%±1.63%、28.87%±0.30%和3.62%±1.72%;pLVX NC组G0/G1期、S期、G2/M期占比分别为69.72%±2.88%和25.82%±1.41%和4.46%±1.54%。两组间比较S期占比差异有统计学意义(P<0.05,图2A)。细胞凋亡检测结果显示,pLVX Linc00673组细胞早期凋亡率(
LR)和总凋亡率(LR+UR)分别为0.52%±0.02%和4.09%±0.36%,而对照组分别为3.90%±0.39%和5.52%±0.29%,即Linc00673过表达的胃癌细
胞早期凋亡和总凋亡率均低于对照组细胞,差异均有统计学意义(P<0.01,图2B)。2.6 Linc00673过表达对细胞周期调控基因表达的影响
RT qPCR检测结果显示,Linc00673过表达使MGC 803细胞周期调节基因CCNG2和p19的表达
量降低,而CDK1的表达量显著增高,与对照组相比,差异均有统计学意义(P<0.05,P<0.01,表3)
5
5中国应用生理学杂志,2022,38(1)
Fig.2 TheeffectsofLinc00673overxpressiononMGC 803cellcycleandapoptosis
A:FlowcytometryshowedthatoverexpressionofLinc00673promotedS phaseprogressionofMGC 803cellcycle;B:OverexpressionofLinc00673reducedtheapop toticrateofMGC 803cells
Tab.3 OverexpressionofLinc00673affectedtheexpressionsofcellcycleregulatorsinMGC 803cells
GroupCCNG2p19CDK1
pLVX NC1.014±0.1841.006±0.1571.004±0.119
pLVX Linc006730.575±0.290 0.128±0.011 1.643±0.034 P<0.05, P<0.01vscontrolgroup2.7 Linc00673过表达影响细胞增殖与凋亡的机制
Westernblot方法在蛋白水平检测各组转染细胞PI3K/Akt信号通路关键分子pAkt及其下游靶因子NF κB和Bcl 2蛋白的表达,同时还检测细胞增殖相关因子β catenin和EZH2蛋白的表达,结果显示,过表达Linc00673的细胞中上述因子的表达量均明显增高(P<0.01,图3,表4)
。
Fig.3 TheexpressionsofPI3K/Aktsignalingpathway relatedmoleculesweredetectedbyWesternblotincellsofeachgroup
Tab.4 EffectsofLinc00673overexpressiononPI3K/Aktsignalpathway
GroupEZH2P AktBCL 2NF κBβ canteninpLVX NC0.619±0.0360.922±0.0410.622±0.0640.145±0.0380.314±0.054pLVX Linc006730.930±0.027 1.602±0.080 0.921±0.047 0.946±0.107 1.382±0.111 P<0.05, P<0.01vscontrolgroup
3 讨论
胃癌是全球常见癌症之一,给患者带来极大困扰。多年来,学者们一直致力于对该病发病机制、诊疗方面进行研究[8,9],近年来LncRNA在胃癌中的作用逐渐引起关注,Linc00673
定位于人染体17q24.3,最初被证实为胰腺癌易感基因,具有抑癌基因的作用[10]。随后的研究发现,Linc00673在肺癌、乳腺癌等多种人类肿瘤中表达增高,属于癌基因,细胞水平实验证实其过表达可促进肺癌、肝癌、乳腺癌以及甲状腺癌等多种肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭[11 15],本课题组前期研究显示,Linc00673在胃癌患者血清中的表达明显高于正常人,但其过表达对胃癌细胞的调控作用及相关分子机制却鲜有报道。
本研究发现,Linc00673在MGC 803、BGC 823以及AGS等多种胃癌细胞系中的表达量均显著高于正常胃粘膜细胞,因此推测Linc00673的异常表达与胃癌的发生和发展可能存在相关性。进而通过细胞水平实验证实,胃癌细胞MGC 803中过表达Linc00673导致细胞生长和克隆增殖加快;流式细胞术检测显示,MGC 803细胞过表达Linc00673产生S期比例增高、细胞早期凋亡及总凋亡比率降低等生物学改变,上述结果提示其在GC的发生发展过程中起到一定的致癌、促癌作用。
多种LincRNA通过PI3K/Akt信号通路途径发挥对肿瘤细胞的调控作用,如沉默STXBP5 AS1和Linc00673基因均可抑制该通路,进而影响GC、胶质
6
5ChinJApplPhysiol,2022,38(1)
瘤细胞的增殖、迁移等一系列生物学行为[16,17]。为了探讨Linc00673过表达影响MGC 803细胞增殖与凋亡的分子机制,本研究在蛋白水平对PI3K/Akt信号通路关键分子Akt及其下游靶标NF κB和Bcl 2进行检测,结果显示,过表达Linc00673的细胞中不仅PI3K下游分子磷酸化Akt(pAkt)表达增高,而且NF κB和Bcl 2的表达量亦显著增高,NF κB蛋白促进细胞增殖,而Bcl 2则是细胞凋亡抑制蛋白,这些蛋白表达增加将导致PI3K/Akt信号通路活性增强。
细胞周期进程有一系列正负性调节因素,如Cyclin家族中的CDKs起正性调节作用,而CCNG2、p19则起负性调节作用,过表达Linc00673后,胃癌细胞上述细胞周期相关调控基因表达均发生了变化。此外,本研究还发现,Linc00673过表达导致β catenin和EZH2蛋白表达量也显著上调,二者均与细胞增殖相关,其中EZH2还与细胞的运动迁移相关。因此,Linc00673过表达可能通过PI3K/Akt信号通路影响细胞增殖和凋亡相关基因、蛋白的表达,进而影响胃癌细胞的生物学行为。
值得一提的是,本研究显示Linc00673在GC中表达较高,也有报道持其他观点,此外,β catenin是Wnt信号通路的关键分子,多种癌基因、抑癌基因以及LincRNA可通过Wnt/β catenin信号通路调控肿瘤的发生发展,例如LincRNACASC11可通过Wnt/β catenin信号通路促进宫颈癌的迁移和侵袭[18],最近有文献报道Linc00
673通过该信号通路促进肺腺癌的进程[19]。细胞内信号传导网络复杂,信号通路之间亦存在着相互调节和关联,Linc00673是否可能也通过其他信号通路对GC的发生发展进行调控,其机制如何?尚需进一步的研究证实。
综上所述,LincRNA00673在GC中表达较高,且其过表达可通过PI3K/Akt信号通路促进胃癌细胞增殖、抑制细胞凋亡,可能是GC患者的分子诊断中的生物标志物和靶点。
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