RNA结合蛋白QKI通过转录后调节COX2抑制胃癌的发生发展

来源 :第四军医大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:xiaoyuerhaha
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胃癌是一种常见的消化道系统恶性肿瘤,在我国胃癌的致死率居各类癌症死因的首位。胃癌发生发展中,炎症刺激扮演十分重要的角色;探讨慢性炎症在胃癌演变中的分子事件,对于胃癌的诊断和治疗具有重要的理论意义和临床价值。胃癌发生是一个多因素参与,多步骤连贯发生的过程;其中多分子表达失调以及相关信号通路的紊乱是重要原因。胃癌癌前病变大致经历了慢性胃炎,肠化生,胃溃疡等多个炎症步骤,可见持续的炎症刺激是促进正常胃上皮细胞恶性转变重要的始动因素。环氧合酶(COX)是花生四烯酸代谢转变为前列腺素(prostaglandins,PGs)的关键酶。COX基因主要编码产生两种转录本,COX1和COX2。COX1在全身多个器官表达,对维持机体的正常代谢十分重要;而COX2正常情况下一般不表达,却在多种病理生理条件下诱导表达。在胃癌而中,COX2的过度表达主要见于大部分胃体腺癌及少部分贲门腺癌组织中;COX2的表达与肿瘤的大小和转移关系密切,COX2高表达与胃癌病灶直径大小呈正相关;而且有淋巴结转移的胃癌病人肿瘤组织中COX2mRNA表达明显高于无淋巴结转移者。其机制可能是胃癌中COX-2及其产物PGE2可以通过上调血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)促进血管生成。临床研究表明,COX2抑制剂可以显著抑制胃肠道肿瘤的发生。可见COX2是胃肠肿瘤起始、发生和转移中重要的调控分子,深入研究其调控机制,是认识胃肠肿瘤发病机制的关键。COX2主要有两种转录本COX2(4.6kb)和COX2(2.8kb),其中COX2(4.6kb)是主要的转录本,容易降解,半衰期只有2小时左右。而在炎症条件下,COX2的转录水平和转录后水平均有升高。其中转录后水平调节是主要是RNA结合蛋白HuR通过特异性结合结合4.6kb转录本的3’UTR增强COX2mRNA稳定性,从而使得其表达增高。RNA结合蛋白QKI,它属于STAR(signal transduction and activation ofRNA)家族,在进化过程中高度保守,参与了神经系统发育中的髓鞘发育。除此之外,研究发现QKI在血管发生、细胞凋亡、细胞生长及形态形成和器官发生等方面具有举足轻重的功能。利用QKI识别的特异性mRNA的序列特征,预测QKI可能具有结合并调控1480多种mRNA的能力。我们课题组前期的研究揭示QKI是一个潜在的结肠癌的抑癌基因。在结肠癌中可以通过抑制β-catenin的活化抑制Wnt信号通路,并抑制细胞增殖,促进肠道上皮细胞的分化。在肠道上皮细胞中,QKI自身受到E2F1的转录调控同时通过负反馈机制延长细胞的G1-S期。那么在胃癌的发生发展过程中,QKI是否也发挥了抑癌基因的作用呢?文献报道,胃癌中QKI所处的6q26有一定比例的杂合缺失,提示QKI可能在胃癌的发生发展过程中发挥抑癌基因的作用。本研究首先通过生物信息学分析,发现在COX2的3’UTR上有多个quaking应答元件(QRE)序列5’-A(C/A)UAA-3’,提示COX2可能是QKI的靶基因。鉴于QKI在结肠癌中的抑癌功能以及在胃癌中的杂合缺失,推测QKI在胃癌中通过影响炎症相关的重要调控分子COX2参与胃癌的发生和发展。基于以上假设,我们进行系列研究并取得以下结果:1.RNA结合蛋白QKI在胃癌肿瘤组织和细胞系中表达降低:免疫组化和Western Blotting显示,在胃癌临床样本中QKI-5,6的表达相较于正常胃组织有明显的下降。通过qPCR、Western Blotting等方法检测正常胃上皮细胞系GES1和多株胃癌细胞系中QKI-5,6的表达,发现QKI在胃癌细胞系中有明显的降低。以上结果表明QKI可能在胃癌的发生发展过程中发挥抑癌基因的作用;2. QKI启动子异常高甲基化是QKI在胃癌中表达下降的重要原因:启动子甲基化预测软件分析发现,QKI启动子区富含CpG岛,进一步实验发现,癌旁组织和正常细胞相比,胃癌肿瘤样本和胃癌细胞系中QKI启动子甲基化程度明显增高,且基因启动子甲基化程度与基因表达量呈负相关,甲基化酶抑制剂5aza-dC可以部分恢复启动子高甲基化的SGC-7901细胞中QKI的表达。上述结果表明QKI启动子异常高甲基化是其在胃癌中表达降低的重要原因;3. QKI通过抑制胃癌细胞的增殖与转移发挥抑癌基因的功能:为了探讨QKI在胃癌发生发展中的功能,我们分别在胃癌细胞中过表达了QKI的两个主要亚型QKI5,QKI6,通过MTT,Brdu标记实验证实恢复QKI表达后,胃癌细胞增殖明显受到抑制。Tanswell实验则证明恢复QKI表达可以抑制癌细胞的迁移能力;4. QKI通过负性调控COX2的表达抑制胃癌细胞增殖和转移:为了寻找QKI在胃癌中发挥抑癌基因功能的具体机制,我们着重探讨了该过程中QKI对重要基因COX2的可能调控作用。qPCR, ELISA实验证实在胃癌细胞系AGS,MKN45中过表达QKI-5,6均可抑制COX2的表达,而干涉QKI之后COX2的表达则明显升高。进一步通过COX23’UTR双荧光素酶报告系统实验证实QKI主要通过结合于COX23’UTR对其进行负性调控。综上所述,本课题组首次发现QKI在胃癌发展进程中是通过与COX23’UTR结合负性调控COX2,进而抑制肿瘤的增殖和转移,发挥其抑癌基因的作用;在胃癌进程中其启动子高甲基化而导致QKI的表达下降,是胃癌发展中新的发病机制。本研究揭示了QKI在胃癌演变中的新功能,为胃癌的临床诊治提供新的思路和策略。
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