转录因子SPIB调控非小细胞肺癌细胞失巢凋亡抵抗的机制研究

来源 :天津医科大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:xpzcz1994
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目的:失巢凋亡是细胞脱离细胞外基质引发的一种程序性死亡,获得失巢凋亡抵抗能力是肿瘤侵袭和转移的一个关键机制。在癌症晚期,自噬通过增强细胞对各种环境压力的适应能力促进肿瘤的进展。一般认为肿瘤细胞脱离基质诱导的自噬水平升高能够增强细胞失巢凋亡抵抗进而促进肿瘤转移。我们在前期的研究中发现淋巴细胞特异表达的转录因子SPIB异位表达于肺癌细胞且促进肺癌的转移,由此推测SPIB可能在肺癌细胞失巢凋亡抵抗过程中发挥功能,但SPIB发挥功能的机制尚不清楚。因此,本研究主要探讨SPIB调控非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)细胞抵抗失巢凋亡过程中的转录调节机制及可能的自噬机制,旨在以SPIB为潜在靶点的NSCLC临床诊断和治疗提供理论和实验依据。方法:第一部分,验证SPIB的失巢凋亡抵抗功能。首先利用q RT-PCR和western blot检测肺癌细胞系中SPIB的表达,选取SPIB表达量不同的5个细胞系用细胞死亡实验检测细胞失巢凋亡。随后,将H1703、A549和H1975细胞悬浮后检测SPIB表达。在H1703和H460细胞中敲低SPIB,在H1975细胞中过表达SPIB,再将细胞分别进行贴壁和悬浮处理后检测细胞失巢凋亡。用全细胞裂解液分析SPIB下调的H1703和H460细胞中凋亡蛋白full-length PARP、cleaved-PARP和cleaved-CASP3的表达变化。Transwell实验检测SPIB对悬浮培养的NSCLC细胞侵袭能力的影响。免疫组化染色分析27例肺原位瘤和对应的淋巴结转移瘤中SPIB的表达差异。第二部分,SPIB执行失巢凋亡抵抗功能的自噬调节机制。首先将稳定表达GFP-LC3-RFP-LC3ΔG的4个肺癌细胞系分别贴壁和悬浮培养24 h后,通过荧光显微镜观察并记录绿色红色斑点的数量、强度及面积变化,分析细胞自噬流量的变化。随后,RNA-seq(RNA sequencing)分析SPIB下调后贴壁和游离的H1703细胞中基因转录本的变化。为了进一步验证SPIB在自噬过程中的功能,我们利用荧光显微镜技术分析稳定表达GFP-LC3的细胞中LC3-II聚集点变化,用免疫印迹技术检测自噬标记蛋白LC3B-II、SQSTM1、ATG7、ATG5和BECN1表达变化,利用自噬激活剂trehalose和自噬抑制剂bafilomycin A1(Baf A1)综合处理细胞分析自噬流量变化。最后,用透射电子显微镜技术检测相应处理后H1703细胞内超微结构变化。第三部分,SPIB执行失巢凋亡抵抗功能的转录调节机制。利用Ch IP-seq(Ch IP sequencing)分析SPIB在全基因组富集的情况,分离出SPIB在启动子区域结合的基因,并用GSEA(gene set enrichment analysis)进行基因功能分析。从中筛选自噬和失巢凋亡相关基因,用q RT-PCR检测基因转录水平变化。随后,选取m RNA水平变化显著的基因进行Ch IP-PCR验证。分析SPIB在SNAP47启动子上的结合位点,构建SNAP47启动子质粒并检测启动子活性。此外,在贴壁和悬浮培养的肺癌细胞中下调SPIB,检测SNAP47蛋白水平变化。最后,利用自噬抑制剂Baf A1处理细胞,检测自噬降解与CLDN2蛋白水平的相关性,用细胞死亡实验确定CLDN2在细胞失巢凋亡中的作用。结果:第一部分,SPIB增强NSCLC细胞失巢凋亡抵抗。SPIB在NSCLC细胞系中存在差异表达。SPIB的表达水平与细胞抵抗失巢凋亡的能力呈正相关。脱离基质诱导SPIB高表达;反之,下调SPIB增强失巢凋亡标志蛋白分子cleaved-CASP3和cleaved-PARP的表达,并促进失巢凋亡。SPIB对细胞失巢凋亡抵抗的调节增强了NSCLC细胞的侵袭能力和转移潜能。第二部分,下调SPIB抑制细胞自噬。下调SPIB阻碍悬浮培养诱导的细胞自噬增强,增加细胞内肿胀的自噬泡的积累,改变一系列自噬相关基因的表达。第三部分,SPIB通过促进SNAP47的转录和CLDN2的自噬降解增强NSCLC失巢凋亡抵抗。SPIB在BOK、BMF和SQSTM1等自噬和失巢凋亡相关基因的启动子区域富集。SPIB结合在SNAP47基因转录起始位点(transcriptional start site,TSS)上游0.5 kb的位置。悬浮细胞中下调SPIB抑制SNAP47的转录活性并且减少SNAP47的蛋白表达。SPIB水平的降低促进CLDN2的表达并抑制其通过自噬降解。积累的CLDN2促进NSCLC细胞发生失巢凋亡。结论:NSCLC细胞脱离基质诱导SPIB表达,高表达的SPIB激活SNAP47转录,加速自噬过程。同时,SPIB抑制CLDN2表达并且促进其通过自噬降解。SPIB通过以上两种途径介导细胞失巢凋亡抵抗,进而增强细胞侵袭和转移潜能。这一研究发现了NSCLC细胞抵抗失巢凋亡的新机制,将为肺癌转移临床治疗和药物开发提供新的实验证据和靶点。
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