p85α上调EGFR表达进而促进细胞恶性转化的新机制研究

来源 :温州医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pz421769788
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背景和目的:  Ⅰ型磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidylinositol3-kinase,PI3K)是一类包括催化亚基(p110)和调节亚基(p85)的异源二聚体,能够催化磷脂酰肌醇的激酶。PI3K激活后能够催化磷脂酰肌醇产生第二信使磷脂酰肌醇3,4,5-三磷酸(PI-3,4,5-P3),PI-3,4,5-P3作为第二信使结合并激活多种细胞内的下游蛋白,形成一个信号级联复合物,最终调节细胞的增殖、分化、存活和迁移等。  表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR),也称为ErbB1,是第一个鉴定出的受体酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinase,RTK)亚家族成员。受体与配体结合后,EGFR受体自身形成同源二聚体化,进而活化膜内部分的酪氨酸激酶活性,激活下游通路通路,产生生物学效应。EGFR下游的信号通路包括PI3K/Akt信号通路和Ras/Raf/MAPK(ERK,JNK和p38)信号通路。EGFR在多种信号通路和各种细胞功能调控的相互联系中起重要作用。而且EGFR的过表达或者异常激活在细胞增殖、调控细胞凋亡、血管生成和肿瘤转移等一系列肿瘤发生和发展进程中起关键作用。  EGFR可以激活PI3K(p85α)信号通路,然而调控EGFR表达的靶分子及具体分子机制尚不完全清楚。本研究首次发现p85α可以正调节EGFR表达,促进细胞的恶性转化。p85α究竟通过何种机制正调控EGFR表达还尚不明了,本研究旨在阐明p85α正调控EGFR的分子机制,为今后恶性肿瘤的防治提供新的分子靶点。  方法:  1.利用软琼脂克隆形成实验鉴定p85α+/+和p85α-/-在EGF诱导下细胞恶性转化能力的差别,并检测p85α和EGFR对细胞恶性转化能力的影响::  利用EGF诱导细胞恶性转化的实验模型,用软琼脂克隆形成实验检测p85α在细胞恶性转化中的作用。利用小发夹RNA(shRNAs)在p85α+/+细胞中降低EGFR的表达,并建立稳定转染细胞p85α+/+(shp85α)。利用软琼脂克隆形成实验检测p85α+/+(nonsense)与p85α+/+(shp85α)在细胞恶性转化能力上的变化;利用哺乳动物细胞过表达载体在p85α-/-细胞过表达EGFR,并建立稳定转染细胞p85α-/-(EGFR-GFP)。利用软琼脂克隆形成实验检测过表达EGFR-GFP后对p85α-/-细胞恶性转化的影响。  2.p85α如何调控EGFR:  利用RT-PCR实验,确定p85α是否从mRNA水平调节EGFR。利用荧光素酶报告实验,将EGFR基因的启动子序列构建到荧光素酶报告质粒中,检测p85α是否在转录水平调控EGFR。利用放线菌素D(Act D)抑制mRNA的合成,来确定p85α是否影响EGFR mRNA的稳定性。  3.利用敲减和过表达HUR、Nucleolin质粒检测p85α调控EGFR mRNA稳定性的机制:  利用蛋白质免疫印迹和RT-PCR检测p85α+/+和p85α-/-细胞中RNA结合蛋白AUF1、HUR和Nucleolin的表达水平。在p85α-/-细胞中过表达HUR,p85α+/+细胞中敲减HUR的表达,并建立稳定转染细胞p85α-/-(GFP-HUR),p85α+/+(shHUR),利用蛋白质免疫印迹和RT-PCR检测HUR对EGFR蛋白和mRNA水平的影响。在p85α-/-细胞中过表达Nucleolin,p85α+/+细胞中敲减Nucleolin的表达,并建立稳定转染细胞p85α-/-(GFP-NCL),p85α+/+(shNCL69)与p85α+/+(shNCL71),利用Western Blot和RT-PCR检测EGFR蛋白及mRNA的表达变化。利用RNA免疫共沉淀法(RNA IP)检测NCL是否与EGFR mRNA结合。利用放线菌素D(Act D)抑制mRNA的合成,来检测p85α+/+(nonsense)与p85α+/+(shNCL71)细胞中EGFR mRNA的降解速率。  4.利用软琼脂克隆形成实验检测Nucleolin在p85α介导细胞恶性转化中的作用:  利用软琼脂克隆形成实验检测p85α+/+(Nonsense)、p85α+/+(shNCL69)和p85α+/+(shNCL71)细胞恶性转化能力的变化,以及p85α-/-(Vector)与p85α-/-(GFP-NCL)细胞恶性转化能力的变化。  5.p85α如何调控Nucleolin:  利用RT-PCR检测p85α+/+与p85α-/-细胞中Nucleolin mRNA的表达。利用放线菌素D(Act D)抑制mRNA的合成,来检测p85α+/+与p85α-/-细胞中Nucleolin mRNA的降解速率。利用生物信息学方法预测Nucleolin启动子区域可能存在的转录因子,然后用Western Blot检测p85α+/+和p85α-/-细胞核与细胞浆中各种转录因子的表达水平。  6.利用C-Jun过表达质粒检测C-Jun对Nucleolin表达的影响:  在p85α-/-细胞中过表达C-Jun质粒,并构建稳定转染细胞p85α-/-(Vector)和p85α-/-(C-Jun),利用荧光素酶报告实验检测Nucleolin启动子活性的变化,利用Western Blot和RT-PCR检测Nucleolin蛋白和mRNA的变化。利用软琼脂克隆形成实验检测p85α-/-(Vector)和p85α-/-(C-Jun)细胞恶性转化能力的变化。  结果:  1.p85α+/+细胞较p85α-/-细胞恶性转化能力强,EGFR在其中发挥重要作用。  软琼脂克隆形成实验表明p85α+/+细胞较p85α-/-细胞的恶性转化能力强;蛋白质免疫印迹实验表明p85α+/+中EGFR蛋白显著高于p85α-/-。在p85α+/+中敲减p85α的表达,EGFR也随之降低,敲减p85α的p85α+/+细胞软琼脂克隆形成能力较p85α+/+细胞显著降低,另一方面,在p85α-/-中过表达EGFR能增强其在软琼脂克隆形成能力。这些结果表明p85α能够促进EGFR表达且在EGF诱导的细胞恶性转化中起重要作用。  2.p85α调节EGFR mRNA的稳定性  RT-PCR实验表明p85α+/+细胞中EGFR mRNA水平显著高于p85α-/-细胞,在p85α+/+中敲减p85α使EGFR mRNA水平明显下降。荧光素酶报告实验检测EGFR启动子活性,p85α-/-细胞的EGFR启动子活性反而高于p85α+/+细胞,表明p85α不是在转录水平调控EGFR mRNA。mRNA降解速率实验显示p85α-/-细胞较p85α+/+细胞EGFR mRNA稳定性显著下降,这表明p85α+/+能稳定EGFRmRNA水平。  3.Nucleolin参与EGFR mRNA稳定性的调节  Western Blot和RT-PCR表明三个RNA结合蛋白HUR、Nucleolin和AUF1在p85α-/-细胞中较p85α+/+细胞较明显降低,因AUF1可促进mRNA降解,故首先排除。在p85α-/-细胞中过表达HUR后EGFR mRNA并没有增高,在p85α+/+细胞中敲减HUR后EGFR蛋白反而增高,这表明HUR不参与调节EGFR mRNA稳定性。Western Blot和RT-PCR实验表明在p85α-/-中过表达Nucleolin后,EGFR蛋白和mRNA表达增高。在p85α+/+中敲减Nucleolin后,EGFR蛋白和mRNA表达降低。染色质免疫共沉淀实验表明Nucleolin确实能够与EGFR mRNA结合,介导其稳定性增加。mRNA降解速率实验显示p85α+/+(shNCL)较p85α+/+(Nonsense) EGFR mRNA降解速率明显加快。以上结果表明p85α通过Nucleolin上调EGFR mRNA的稳定性。  4.Nucleolin在p85α促进EGF诱导的细胞恶性转化中起关键作用  软琼脂克隆形成实验表明p85α+/+(shNCL69)和p85α+/+(shNCL71)细胞的克隆形成能力显著低于p85α+/+(Nonsense)细胞;而且,在p85α-/-细胞中过表达Nucleolin后,p85α-/-(NCL-GFP)较p85α-/-(Vector)细胞明显恢复了克隆形成能力。这些结果表明Nucleolin在p85α促进EGF诱导的细胞恶性转化中起关键作用。  5.p85α调节Nucleolin的转录  RT-PCR实验表明p85α-/-细胞中Nucleolin mRNA水平明显低于p85α+/+,然后mRNA稳定性实验表明Nucleolin mRNA稳定性在p85α+/+和p85α-/-细胞中只有稍微差别,以上结果表明p85α在转录水平调节Nucleolin。  6.p85α通过C-Jun来调节Nucleolin的转录  Western Blot实验检测Nucleolin启动子区域可能结合的转录因子,结果表明p-C-Jun水平在p85α+/+细胞中明显高于p85α-/-细胞,荧光素酶报告实验表明C-Jun能明显增高Nucleolin启动子活性,而且C-Jun能够使p85α-/-细胞中EGFR和Nucleolin的蛋白和mRNA水平增高,过表达C-Jun的p85α-/-细胞恶性转化能力显著增高。这些结果表明p85α通过C-Jun调节Nucleolin转录,并稳定EGFRmRNA最终使EGF诱导的细胞恶性转化能力增强。  结论:  本课题率先发现EGFR在p85α+/+和p85α-/-细胞恶性转化能力差异中发挥重要作用,而后我们发现p85α主要通过增加EGFR mRNA的稳定性促进EGFR的表达。通过对RNA结合蛋白的分析,我们确定Nucleolin能结合EGFR mRNA并使其稳定性增加,且Nucleolin在p85α促进EGF诱导的细胞恶性转化中起关键作用。进一步我们发现p85α通过C-Jun促进Nucleolin的转录以及EGFR表达和细胞恶性转化能力增强。总而言之,我们的结果有力地阐明了p85α能够正调节EGFR mRNA稳定性并上调EGFR蛋白表达,最后促进细胞恶性转化。进一步理解了p85α的生物学功能,为今后肿瘤靶向治疗提供新的靶点,及发展新的预防手段提供理论依据。
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