长链非编码RNA LCAT2在肺癌中的作用和机制研究

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背景:
  肺癌是对人类健康和生命威胁最大的恶性肿瘤之一,其每年的发病率和死亡率在所有类型的癌症中是增长最快,且呈逐年上升趋势。人类基因组中98%以上的基因属于非编码RNA(non-codingRNA,ncRNA)。LncRNA是一种至少拥有200个核苷酸的一种不编码蛋白质的RNA。大量研究表明,肿瘤的形成和演进和lncRNA的异常表达有密切的关系。LncRNA的表达在肿瘤组织和细胞中相对于正常的组织和细胞出现了显著的变化,并且其广泛参与了肿瘤细胞的基因拷贝数变化、恶性转化、谱系特异性改变和表观遗传修饰等生物学过程。但是现在报道的lncRNA的数量相对于lncRNA这个庞大的群体来说还是微不足道的,所以发掘新的lncRNA并探究其在体内所发挥的作用具有很大的潜能。
  HDAC1是组蛋白去乙酰化酶蛋白家族的成员,在以往的报道中显示,HDAC1是能够对染色体的结构修饰作用和基因表达调控作用产生重要的影响。在1997年陆续有多家实验室报道了HDAC1对与DNA特异位点结合的转录抑制子所起到的抑制效果起到介导的作用。同时我们还发现HDAC1还能够影响核小体结构的改变过程以及通过调节相关基因的表达,参与细胞的周期和分化的进程。
  AMPK是一种在哺乳动物细胞中高度保守的蛋白质,AMPK在细胞内起到了细胞代谢和能量感受器的作用。当细胞内AMP/ATP比值增加时,体内的AMPK被激活,活化的AMPK可以通过对合成代谢过程(如脂肪酸、蛋白质和胆固醇的合成)的调节,促进细胞内的氧化还原反应,降低ATP的消耗,破坏代谢的稳态,提高对糖原合成的能力和降低糖代谢途径的反应等途径对体内的AMP/ATP比值进行调节。同时还有研究报道称AMPK被激活会引起细胞自噬程度的变化。有报道称,肿瘤的发生发展是细胞代谢网络发生异常改变,导致细胞失去正常生长规律而出现的细胞异常增殖,导致肿瘤治疗过程中困难重重。近年来,与肿瘤相关的代谢组学研究也逐渐受到重视。
  目的:
  探索新发现的lncRNALCAT2(Lung Cancer Associated Transcript 2)在肺癌细胞中的功能和一部分作用机制;为筛选出肺癌发生发展过程中具有生物标志物潜在可能的lncRNA分子提供理论支持。
  材料:
  1.从TCGA数据库中下载肺癌RNA测序数据,提取lncRNA的信息进行分析,筛选出肺癌中差异表达的lncRNA。在收集的40对独立的肺癌病人的癌组织和癌旁组织样本中进行验证。
  2.在肺癌细胞中通过敲低和过表达LCAT2,进行LCAT2的功能验证。
  3.用RNAPulldown的方法拉取到与LCAT2相互作用的蛋白,探究LCAT2与其相互作用的机制以及对细胞影响的机制。
  4.用ChIPseq的方法拉取受LCAT2相互作用的蛋白影响的DNA,并用荧光报告系统进行检测。
  5.将敲低LCAT2的肺癌细胞作为实验组,野生型肺癌细胞作为实验组做RNAseq,并对测序结果做通路富集处理。
  6.裸鼠皮下接种敲低LCAT2的肺癌细胞和野生型肺癌细胞,比较两组在裸鼠体内肿瘤生长速度差异。
  结果:
  1.LCAT2在肺癌组织中表达量相比癌旁组织显著升高。
  2.肺癌细胞敲低LCAT2后细胞增殖、迁移和侵袭明显变慢,细胞周期被阻断在G0/G1期,细胞凋亡程度明显上升;过表达LCAT2后细胞增殖、迁移和侵袭明显变快。
  3.LCAT2和蛋白HDAC1相互作用,影响HDAC1与PRKAA1的DNA结合,调控AMPK相关蛋白的表达,影响细胞代谢。
  4.敲低LCAT2的肺癌细胞和对照组肺癌细胞的裸鼠皮下种植瘤实验表明实验组的肿瘤生长速度明显低于对照组。
  结论:
  1.LCAT2的表达可能与肺癌的发生有关,肺癌患者LCAT2的表达水平极有可能影响肺癌的发病进程,LCAT2具有成为肺癌临床诊断的标志物和新的治疗药物的潜力。
  2.LCAT2在体内体外模型中均起到促癌因子的作用。
  3.LCAT2和蛋白HDAC1之间的相互作用,影响HDAC1与PRKAA1的DNA结合进而对AMPK相关蛋白的表达产生影响调节细胞代谢过程。
  4.LCAT2可能通过调节细胞代谢来影响细胞的增殖迁移侵袭,也会对细胞的周期和凋亡产生影响。
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