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背景:N~6-甲基腺嘌呤(m~6A)修饰是RNA最普遍的表观遗传学修饰,是涉及甲基化酶、结合蛋白和去甲基酶精确调控的动态过程,其分子表达丰度异常与肿瘤发生发展息息相关。胰岛素样生长因子Ⅱm RNA结合蛋白1(IGF2BP1)是m~6A甲基化修饰的结合蛋白,能够增强下游m RNA稳定性调控转录活性。IGF2BP1通过增强多种癌基因的m RNA稳定性,广泛参与肿瘤进展过程。肿瘤细胞中有一群具有自我更新和多向分化能力,能够产生肿瘤异质性的细胞群体,称为肿瘤干细胞(CSCs),是肿瘤复发、转移和耐药的重要原因。IGF2BP1调节多种CSCs的生物学进程,然而目前关于IGF2BP1在肝癌干细胞(LCSCs)中的作用机制尚不明确。方法:(1)生物信息学分析肝癌中m~6A甲基化修饰丰度的变化,明确m~6A结合蛋白IGF2BP1是表达差异最显著的调控因子,免疫组织化学和RT-q PCR检测IGF2BP1在肝癌组织和细胞中的表达,结合生物信息数据库和临床相关性分析发现IGF2BP1与肝癌预后的关系。(2)诱导肝癌细胞转化成具有肿瘤干细胞性质的成球细胞,通过RT-q PCR和Western blotting检测IGF2BP1在肝癌贴壁细胞和肝癌成球细胞的表达差异。利用慢病毒转染肝癌细胞干扰IGF2BP1的表达,RT-q PCR、Western blotting验证敲低效率;在稳定转染IGF2BP1的肝癌细胞中分析干性细胞因子Nanog,Oct4,Sox2的表达丰度,细胞成球实验分析成球能力,流式细胞术分析CD133+细胞比例,细胞划痕实验和Transwell迁移侵袭实验分析迁移侵袭能力,集落形成实验和裸鼠皮下成瘤实验分析致瘤能力,细胞毒性增殖实验和流式细胞术分析耐化学药物能力。(3)结合GEO数据库中转录组测序(RNA-seq)、RNA免疫共沉淀结合高通量测序(RIP-seq)和RNA m~6A甲基化测序(Me RIP-seq)数据集筛选出下游基因;采用流式细胞术分选CD133+/CD44+细胞亚群,构建稳定干扰IGF2BP1表达的CD133+/CD44+细胞,RT-q PCR和Western blotting验证下游基因转录和蛋白表达水平,利用RIP-q PCR验证IGF2BP1直接与下游基因的m RNA结合,利用Me RIP-q PCR验证IGF2BP1以m~6A甲基化依赖方式与下游基因的m RNA结合。利用放线菌素D抑制转录效率,RT-q PCR分析下游基因的m RNA衰减率。结果:(1)生物信息学分析表明m~6A甲基化调节因子在肝癌中表达丰度异常升高,其中m~6A结合蛋白IGF2BP1表达差异最显著;免疫组织化学验证IGF2BP1在肝癌组织中表达升高,RT-q PCR验证IGF2BP1在肝癌细胞中表达升高,生物信息数据库和独立临床中心结果表明IGF2BP1的高表达量与肝癌不良预后相关,上述结果揭示了IGF2BP1是肝癌的促癌基因,在肝癌发生发展中扮演重要角色。(2)与肝癌贴壁细胞相比,IGF2BP1在肝癌成球细胞中表达显著升高,干扰IGF2BP1表达导致肝癌细胞中干性细胞因子Nanog,Oct4和Sox2表达下降,成球能力减弱,CD133+细胞比例减少,说明IGF2BP1能够维持肝癌细胞干细胞特性;细胞划痕和Transwell迁移侵袭实验表明IGF2BP1促进肝癌细胞迁移和侵袭,集落形成实验和小鼠皮下成瘤实验表明IGF2BP1促进肝癌细胞致瘤能力,细胞增殖毒性实验和流式细胞术表明IGF2BP1促进肝癌细胞对化疗药物的抵抗能力。(3)分析GEO数据库中干扰IGF2BP1后的RNA-seq数据、RIP-seq数据和m~6A-seq数据,筛选出10个下游基因,经文献查阅和生物信息分析得到候选下游基因MGAT5。(4)采用流式细胞术分选CD133+/CD44+亚群细胞,构建稳定敲除IGF2BP1的CD133+/CD44+亚群细胞,RT-q PCR和Western blotting表明IGF2BP1敲减后MGAT5转录和蛋白表达水平下降,RIP-q PCR表明IGF2BP1敲减后与MGAT5 m RNA结合量显著降低,说明IGF2BP1直接与MGAT5 m RNA结合,Me RIP-q PCR表明IGF2BP1敲减后与MGAT5 m RNA的m~6A甲基化修饰丰度显著降低,说明IGF2BP1以m~6A甲基化依赖方式与MGAT5 m RNA结合,RNA降解实验表明IGF2BP1敲减后MGAT5 m RNA稳定性明显下降,说明IGF2BP1通过增强MGAT5 m RNA稳定性促进其表达。结论:我们首次阐述了m~6A结合蛋白IGF2BP1通过m~6A甲基化修饰调控MGAT5 m RNA稳定性进而维持肝癌干细胞的干性特征,IGF2BP1可能是肝癌干细胞新的关键靶向分子。