SMYD3以ANKHD1依赖的方式介导NSCLC细胞的顺铂耐药性

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背景:肺癌是全球恶性肿瘤相关死亡的最主要原因之一,其主要包括两种亚型:大约占病例总数85%的非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)以及大约占15%的小细胞肺癌(small cell lung cancer,SCLC)。NSCLC占癌症死亡的很大比例,其特点是治疗应答率低和总体预后差。尽管在最初化疗对NSCLC患者病情缓解很有效,但患者5年生存率仍然很低。在没有特定的可治疗突变的情况下,基于顺铂(cisplatin,DDP)的化学治疗在该疾病的治疗中起着重要作用。然而,在癌细胞中发生的获得性耐药性限制了DDP的临床应用,而这种耐药性的分子机制仍有待进一步的充分探讨。SET和MYND结构域包含蛋白3(SET and MYND domain-containing protein,SMYD3)是甲基转移酶的SET和MYND结构域家族的成员,其高表达与各种癌症的预后不良有关。在肝脏和结肠肿瘤中,SMYD3定位于细胞核,与RNA Pol II和H3K4me3相互作用,作为癌基因和控制细胞增殖和转移扩散的基因的选择性转录放大器。SMYD3的表达对肝肿瘤的定性具有较高的鉴别能力,且与预后不良呈正相关。在肺癌和胰腺癌中,SMYD3则作用于细胞质,通过MAP3K2激酶的甲基化和随后释放其抑制剂来增强致癌的RAS/ERK信号。研究发现,SMYD3可能影响肿瘤细胞对DDP的敏感性,但对其参与调控NSCLC DDP耐药性的具体机制目前尚未研究清楚。最近报道,锚蛋白重复序列和含KH结构域的蛋白1(Ankyrin repeat and KH domain-containing 1,ANKHD1)是Hippo信号通路的潜在成员。在NSCLC细胞和组织中观察到ANKHD1蛋白表达的明显上调,这与NSCLC患者的病理分级、淋巴结转移和不良预后相关。然而ANKHD1能否通过结合其特定的组蛋白标记介导NSCLC进展?及其是否参与SMYD3调控的NSCLC化疗耐药?尚有待进一步探讨与验证。目的:本研究拟对SMYD3影响NSCLC DDP耐药性中的作用及机制开展研究,以揭示SMYD3在NSCLC DDP耐药性的作用及ANKHD1是否可以参与SMYD3介导的NSCLC DDP耐药性。为临床改善NSCLC的治疗提供潜在的途径及良好的实验室依据。方法:1、q PCR检测检测肿瘤及癌旁组织样本、不同病理分期组织样本中SMYD3的表达水平;Kaplan-Meier生存分析评估NSCLC的不良预后;q PCR检测DDP敏感组织、耐药组织、正常人上皮细胞、NSCLC细胞以及NSCLC DDP耐药细胞中SMYD3的表达水平;MTT检测细胞IC50;流式细胞术检测肿瘤细胞凋亡水平。2、q PCR检测si-SMYD3及过表达SMYD3质粒转染效率;MTT检测si-SMYD3及过表达SMYD3细胞IC50;克隆形成检测si-SMYD3及过表达SMYD3处理后的细胞单克隆数量;流式细胞术检测si-SMYD3及过表达SMYD3细胞凋亡水平及细胞周期改变。3、Co-IP观察过表达SMYD3后ANKHD1与H3K4me3间相互作用;核质分离WB实验以及激光共聚焦显微镜观察过表达SMYD3后ANKHD1与H3K4me3在细胞中共定位情况;q PCR检测肿瘤及癌旁组织样本中ANKHD1的表达水平;Pearson相关分析观察ANKHD1的表达水平与SMYD3的表达水平的相关性;MTT检测过表达SMYD3以及si-ANKHD1后细胞IC50;细胞克隆实验检测过表达SMYD3以及si-ANKHD1后细胞单克隆细胞生成;流式细胞术检测过表达SMYD3以及si-ANKHD1后细胞凋亡水平及细胞周期改变。4、q PCR检测过表达SMYD3以及si-ANKHD1后细胞CDK2、CDK4以及CDK6的m RNA表达水平;WB检测过表达SMYD3以及si-ANKHD1后细胞SMYD3、ANKHD1以及CDK2的蛋白表达水平;CHIP检测分析SMYD3和H3K4me3在CDK2启动子上的富集。5、异种肿瘤移植模型观察肿瘤生长情况;免疫组化分析si-SMYD3以及过表达ANKHD1后Ki67的表达水平。结果:1、与对照组相比,NSCLC组织中SMYD3的表达水平显著升高;晚期病理分级组织中SMYD3的表达水平显著升高;高水平的SMYD3也提示了患者的不良预后;与DDP敏感组织相比,DDP耐药组织中中SMYD3的表达水平显著升高;与16HBE细胞相比,NSCLC细胞中SMYD3的表达水平显著升高,且NSCLC DDP耐药细胞中SMYD3的表达水平上调的更为明显;与对照组相比,NSCLC DDP耐药细胞的IC50显著增加,而DDP诱导的细胞凋亡比例则显著降低。2、与si-NC组相比,沉默SMYD3表达后,NSCLC DDP耐药细胞的IC50显著降低,单细胞克隆形成数明显减少,细胞凋亡比例显著增加,细胞周期受到阻滞;与空载质粒组相比,过表达SMYD3后,NSCLC DDP耐药细胞的IC50显著增加,单细胞克隆形成数明显增加,细胞凋亡比例显著降低,S期以及G2/M期的比例显著增加。3、与对照组相比,过表达SMYD3可在NSCLC细胞中显著促进ANKHD1与H3K4me3间的相互作用,这种相互作用是定位在细胞核中的;与正常组织相比,NSCLC组织中ANKHD1的表达水平显著升高,且ANKHD1的表达水平与SMYD3的表达水平呈正相关关系;与空载质粒组相比,过表达SMYD3后,NSCLC DDP耐药细胞IC50显著增加,单细胞克隆形成数明显增加,细胞凋亡比例显著降低,S期以及G2/M期的比例显著增加,而在同时沉默ANKHD1的表达处理后,可逆转SMYD3对细胞带来的影响。4、与空载质粒组相比,过表达SMYD3后,NSCLC细胞中CDK2、CDK4、CDK6、SMYD3和ANKHD1的表达水平显著上调,而在同时沉默ANKHD1的表达处理后,可逆转SMYD3对细胞带来的影响;SMYD3能够与CDK2启动子的靠近转录起始位点发生结合;过表达的SMYD3显著增加了CDK2的近端启动子的H3K4me3水平;si-SMYD3则可以减少CDK2的近端启动子的H3K4me3水平。5、与si-NC组相比,si-SMYD3组中的肿瘤大小明显减小,肿瘤体重明显降低,肿瘤生长被显著抑制,而在同时过表达ANKHD1处理后,可逆转si-SMYD3引起的肿瘤生长的抑制;与si-NC组相比,si-SMYD3组中Ki67的阳性表达受到显著抑制,在同时过表达ANKHD1处理后,可逆转此现象。结论:1、SMYD3促进NSCLC细胞的DDP耐药。2、ANKHD1作为共调节因子参与SMYD3介导的NSCLC化疗耐药性。3、CDK2作为下游靶基因参与SMYD3-ANKHD1轴调控的NSCLCDDP耐药。4.SMYD3在体内以ANKHD1依赖的方式调控NSCLC化疗耐药。
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