Notch3上调LARS促进3T3--L1前脂肪细胞分化影响乳腺癌细胞增殖和迁移

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  身和生物体所处的外部环境,在细胞遗传、基因突变以及化学、物理、生物等致癌因素方面对肿瘤生成进行了大量的、深入的研究。随后研究者逐渐发现,肿瘤细胞在生物体内所处的微环境在肿瘤的发生和发展中扮演了重要地角色,从此肿瘤微环境的研究成为揭示肿瘤发生的新途径。
  肿瘤微环境的组成成分繁多,包括内皮细胞、成纤维细胞、免疫细胞、前脂肪细胞、脂肪细胞和炎症细胞等细胞成分,也包括细胞外基质等非细胞成分。
  在乳房中脂肪细胞占有很大的比例,乳腺组织被脂肪组织分割、包绕,很多研究发现在乳腺癌的发生、发展过程中,脂肪细胞作为其微环境的重要组成部分发挥了不可忽视的作用。然而关于Notch信号通路对脂肪生成的影响众说纷纭,我们从Notch3对脂肪生成的影响作为切入点,研究了Notch3基因不同表达状态下对小鼠成脂细胞3T3-L1分化成熟的影响以及它对小鼠乳腺癌细胞4T1和人乳腺癌细胞SKBR-3增殖和迁移的影响。
  我们首先通过油红O染色实验,我们发现Notch3过表达脂肪诱导生成量多于对照组,干扰Notch3基因时脂肪诱导生成量少于对照组。随后我们对脂肪生成相关基因进行了检测,Fabp4、PPAR-γ、Pck1、Adipoq以及Plin5等基因在Notch3表达升高时相应升高,在Notch3表达下降时相应下降。这些数据说明Notch3基因可以正向调控3T3-L1前脂肪细胞的脂肪生成。
  为了明确Notch3正向调控脂肪生成的分子机制,我们进一步构建稳定过表达Notch3基因的3T3-L1小鼠前脂肪细胞株(3T3-L1/ Notch3)以及使用干扰序列敲下Notch3基因表达的3T3-L1细胞,随后通过RNA-seq和TMT标记定量蛋白质谱等方法分别在转录和翻译水平检测该细胞内RNA和蛋白的表达情况。获取的数据经过GSEA和KEGG等分析,从所有富集到的通路中确定了氨基酰-tRNA生物合成途径在转录和翻译水平上发生了相应的变化。
  接着我们用实时定量荧光PCR方法检测了LARS、HARS、MARS、NARS、WARS和VARS的表达水平,发现只有LARS的表达随Notch3的增加或减少而发生相应的变化。使用Jaspar在线工具分析,发现在LARS基因启动子区域有可能的RBP-JK结合位点,提示转录因子Notch3可能是LARS的上游诱导因子。随后的ChIP实验,证实了Notch3可以直接LARS的启动子区结合;双荧光素酶报告基因实验表明Notch3能上调LARS启动子活性。
  已发表的研究证明,LARS可以调节mTOR通路,mTOR通路在脂肪形成中起关键作用。通过Westernblot实验我们证实了Notch3通过调节LARS的表达来影响mTOR通路从而影响脂肪形成,而在稳定过表达Notch3的3T3-L1细胞中干扰LARS基因的挽救实验结果也支持这一发现。
  我们用细胞共培养的方法模拟肿瘤细胞在有脂肪细胞存在下的生长状况,实验结果表明Notch3基因的表达情况不但影响了前脂肪细胞的脂肪生成,而且也影响了肿瘤细胞的迁移和增殖。我们利用细胞上清质谱分析进行筛选发现GO分析中Notch3过表达组富集到368条通路,Notch3干扰组富集到529条通路,两者有120条通路可以匹配,结合我们的研究方向我们聚焦在positiveregulationofcellmigration信号通路,我们初步的分析认为Enpp2、Mif、Postn是比较重要的分子。
  综上所述,在3T3-L1细胞中Notch3通过转录调控LARS的表达促进其脂肪生成,随后我们检测了3T3-L1细胞上清,并运用大数据分析的方法锁定了positiveregulationofcellmigration信号通路作为我们后期研究的方向。本研究为乳腺癌受微环境中脂肪细胞的影响提供了新的理论依据,有助于乳腺癌增殖与转移机制的研究,为乳腺癌的治疗提供新的思路。
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