lncRNA THOR敲除小鼠和家兔模型的构建及其对细胞增殖影响的研究

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lncRNA THOR被证实在多种癌症及哺乳动物睾丸中表达,又被称为癌/睾丸(Cancer/testis)lncRNA。THOR基因位于染色体2q14.2处,有三个外显子,总长度为3.465 kb。研究表明,THOR基因在雄性生殖中有重要的作用,但目前尚缺少哺乳动物模型支持该理论研究。关于THOR在雄性生育力中的作用机制需要进一步阐明。此外,已有研究表明lncRNA上的m6A甲基化修饰在肿瘤进程中发挥重要作用,并且THOR的互作蛋白IGF2BP1是m6A识别蛋白IGF2BPs中的一员。但THOR的致癌作用是否与m6A相关尚无研究报道。因此,本论文通过构建lncRNA THOR基因敲除小鼠、家兔模型,探讨其对哺乳动物生殖能力影响的分子机理。并通过构建lncRNA THOR和METTL3基因敲除的H1299细胞系,阐述m6A甲基化修饰对lncRNA THOR促进细胞增殖的调节作用。首先,利用CRISPR/Cas9技术,成功构建THOR基因敲除小鼠和家兔模型。经PCR扩增、Sanger测序、qRT-PCR结果显示,THOR基因敲除小鼠和家兔模型均为全长缺失个体。同时Sanger测序及T7EI结果表明,THOR基因敲除小鼠和家兔模型不存在脱靶效应。其次,表型分析结果表明,THOR基因敲除小鼠和家兔模型的成活率较野生型个体相比较无明显差异。虽然THOR基因敲除小鼠和家兔雄性个体生长缓慢,但是其心、肝、脾、肺、肾和脂肪的组织形态学结构较野生型个体相比无异常。繁育能力实验结果表明,与野生型个体相比,THOR基因敲除小鼠和家兔模型雄性个体交配能力无差异,但其子代数量显著降低;进一步研究表明,THOR基因敲除小鼠和家兔的胚胎二细胞发育率显著性下降(WT雄性小鼠:69.63%±2.911%,THOR-/-雄性小鼠:19.97%±0.711%;WT雄性家兔:80.71%±4.631%,THOR-/-雄性家兔:9.63%±0.869%)。H&E染色分析揭示,成年THOR基因敲除小鼠和家兔的睾丸中支持细胞和生殖细胞呈现不规则排列,且精子数量减少、精子活力降低、精子运动速度下降和运动模式改变,而精子形态则无明显差异。qRT-PCR结果显示,THOR基因敲除小鼠和家兔精子中获能相关的基因Cabyr、Akap3、Akap4和Ldhc表达量均显著降低。以上结果表明,THOR基因敲除会降低雄性小鼠和家兔的繁育能力。为了阐述m6A甲基化修饰在lncRNA THOR的调节癌症进程中的作用。首先,利用CRISPR/Cas9技术,成功构建THOR-/-的H1299细胞系,经功能性实验证实THOR敲除可以抑制H1299细胞的增殖。其次,将THOR的CDS序列和GEO数据库中MeRIP-seq数据(GSE76367)进行比对,发现在THOR上存在m6A甲基化修饰,同时METTL3基因敲除细胞系中THOR表达量和m6A修饰的THOR含量的降低,进一步表明THOR上m6A的存在。并且进一步通过在线预测工具SRAMP确定了THOR外显子上所存在的m6A甲基化位点。最后,构建THOR、m6A位点突变THOR以及对照lacZ过表达细胞系,并且在相关细胞系中进行体内外的功能性验证实验,结果显示与过表THOR细胞相比,m6A修饰位点突变THOR细胞的平板克隆和集落成集能力、迁移和侵袭能力、以及裸鼠体内成瘤性均显著降低。揭示了lncRNA THOR上m6A甲基化修饰位点对lncRNA THOR促进细胞增殖功能的调控作用。综上所述,本研究成功构建lncRNA THOR基因敲除的小鼠和家兔,首次在哺乳动物水平中证实lncRNA THOR在雄性个体繁育能力的影响及其机制,为相关病症的疾病的病理机制研究及临床研究提供了理想的动物模型。同时,发现m6A甲基化修饰是调节lncRNA THOR基因促进细胞增殖的关键因素,对其在动物个体中的影响机制的研究提供了新的思路。
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