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β1,4-半乳糖苷转移酶1(以下简称β4GaITI)是最早被人们发现的糖基转移酶之一,也是研究最为广泛和透彻的糖基转移酶之一。它主要分布在高尔基体,负责将半乳糖基从糖供体UDP-半乳糖苷转移至N-多糖复合物木端的N-乙酰氨基葡萄糖,形成β-N-半乳糖(Galβ1,4-GlcNAc)或者是多聚β4-N-半乳糖,发挥糖基转移酶的基本功能,它还定位于细胞膜,发挥粘附样分子作用,β4GalT1能与多种配体结合,发挥重要的生物学功能。近年的研究表明,在一些恶性肿瘤中,诸如黑色素瘤、星形细胞瘤以及肺癌中均发现随着肿瘤迁移能力的增加,p4GaF[、1的表达也增加;β4GaIT1还能诱导轴突的产生并且能在已经存在轴突的神经元其轴突的继续延长上发挥功能。
针对β4GAIT1在肿瘤迁移以及在轴突生长中的功能,本论文即以β4GalTl为切入点,将其转染PC12细胞,制备了β4GalTl高表达的PC12细胞株,在此基础上,选取了三种重要的细胞外基质,观察了在这几种基质上β4GalT1高表达对PCI2细胞行为学的影响,并对其作用机制进行了初步探讨。
1、β4GaITl高表达PC12细胞株的构建及其鉴定采用β4GalT1质粒,利用脂质体转染的方法转染大鼠的肾上腺嗜铬瘤PC12细胞,构建了β4GalT1高表达的细胞株GalT。通过RT-PCR、Western Blotting以及凝集素染色共聚焦显微镜等技术,证实转染了p4GalTl的GalT细胞不仅在mRNA水平、蛋白水平高表达β4GalT1,其细胞膜表面糖链的表达水平也明显升高,确定了p4GAIT1转染PC12细胞成功表达目的蛋白且保持其生物学活性,为其深入研究奠定了基础。
2、β4GaIT1高表达对PC12细胞行为学的影响运用MTT法检测了转染β4GaITl的GaIT细胞与未转染的PC12细胞及mock组细胞的增殖能力,采用划痕法检测了在不同的基质FN、LN和CollagenⅣ上细胞的迁移能力,同时观察了不同基质诱导三种细胞轴突生长的情况。结果表明:高表达β4GalTl的GaIT细胞的增殖能力下降;在FN与CollagenⅣ上,转染β4GaITl的GalT细胞的绝对迁移距离高于未转染的PC12细胞及mock组细胞,而在LN上结果相反;在LN与Collagen Ⅳ上,转染β4GaITl的GaIT细胞中轴突长度长于细胞直径两倍的细胞的数目多于未转染的PC12细胞及mock组细胞,而在FN上三种细胞的轴突生长情况并无明显差异。
3、β4GalT1高表达PC12细胞株行为学改变机制的初步探讨针对在不同基质上转染β4GaITl的GaIT细胞与未转染的PC12及mock组细胞行为学变化的不同,选取行为学改变较有特点的两种细胞外基质LN和Collagen Ⅳ,对其可能的作用机制进行了初步探讨。基于细胞的迁移与轴突生长的过程有很大的相似性,首先检测了与此过程相关的ERK1/2、P38以及FAK的活化情况。同时考虑到细胞的迁移与轴突的生长与细胞骨架相关,又进一步检测了与细胞骨架相关一些蛋白RhoA、cofilin的活化情况。结果表明:LN和CollagenⅣ刺激下,高表达β4GalT1的GalT细胞其ERK1/2及FAK的磷酸化水平增高,而P38的变化不明显。CollagenⅣ刺激下三种细胞活化的RhoA的水平未见明显差异,而高表达β4GalTl的GaiT细胞磷酸化的coillin的水平降低。
结论:
1.运用脂质体转染技术成功构建了β4GaiT1高表达的鼠的嗜铬瘤PC12细胞株。p4GaIT1表达增高后的PC12细胞(GaIT)在LN/Collagen Ⅳ上的轴突生长能力均增强,在Collagen Ⅳ上的绝对迁移距离明显增强,而在LN上的绝对迁移距离降低。
2.初步探讨了β4GaIT1高表达细胞行为学改变的机制。细胞骨架蛋白cofilin的磷酸化水平降低,ERK1/2的活化增强,引起D4GalT1高表达细胞在Collagen Ⅳ上迁移能力和轴突生长能力增强。