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[目的]
Na<+>,K<+>-ATP酶是一类广泛存在于真核生物细胞膜中的跨膜蛋白,是细胞能量转换的重要系统。它利用水解ATP释放的能量跨膜转运。Na<+>、K<+>、糖、氨基酸以及其他离子,其中最为重要的是调节细胞内Na<+>、K<+>的平衡,维持细胞的容积、PH值以及内环境的稳定等。Na<+>,K<+>.ATP酶由α亚基、β亚基和γ亚基构成,近年研究表明,调节亚基β不但能帮助α亚基翻译、合成,以及影响Na<+>,K<+>-ATP酶功能等<(1.2.3.4.5.6.7.8)>,还与细胞间的粘附、细胞运动性密切相关<(9.10.11)>。多项研究结果显示肿瘤病人中Na<+>,K<+>-ATP酶和β1亚基(ATPlB1)的表达明显降低<(11.12.13.14.15)>目前ATPlB1与肿瘤的发生、发展、预后、治疗的相关性报道已日渐增多。本课题通过检测诱导分化过程中的人红白血病K562细胞的ATPlB1表达情况和Na<+>,K<+>-ATP酶的相应改变、观察K562细胞在转染ATPlB1重组质粒和RNA干扰片段后的生长状况,探讨了ATPlB1在K562细胞分化过程中的影响,以及在K562细胞生长增殖中的作用,从而为今后进一步研究ATPlB1在肿瘤中的作用提供依据。
[方法]
1. 通过二甲亚砜(DMSO)诱导K562细胞分化,NBT还原实验和MTT法验证模型的有效性,采用real-time PCR和超微量Na<+>,K<+>-ATP酶检测技术检测在K562细胞分化过程中ATPlB1基因mRNA和Na<+>,K<+>-ATP酶的变化。
2. 采用基因重组技术,将ATPlBl cDNA插入到pEGFP-C3载体中,构建ATPlB1真核表达质粒,并将其转染K562细胞,通过RT-PCR和超微量Na<+>,K<+>-ATP酶检测技术检测导入ATP1B1后的ATP1B1基因表达和Na<+>,K<+>-ATP酶活性的改变,观察转染后K562细胞形态学的变化,并以MTT法检测转染细胞的生长增殖情况。
3. 采用化学合成法构建ATPlBlsiRNA,转染K562细胞。通过RT-PCR和超微量Na<+>,K<+>-ATP酶检测技术检测干扰ATP1B1后的ATP1B1基因表达和Na<+>,K<+>-ATP酶活性的改变,观察转染后K562细胞形态学的变化,并以MTT法检测转染细胞的生长增殖情况。
[结果]
1. 经NBT还原实验和MTT法证实了用1.25%DMSO培养K562细胞的诱导分化模型获成功。Real-time PCR检测显示在K562细胞诱导分化过程中ATP1B1基因表达先持续增高,至第3d后又逐渐下降,均高于未诱导分化组;超微量Na<+>,K<+>-ATP酶检测显示Na<+>,K<+>-ATP酶活性普遍降低,与ATP1B1基因表达升高的趋势相反。各组结果均有统计学意义(P<0.05)。
2. 采用基因重组技术将ATP1B1全长cDNA片段连入pEGFP-C3载体,并经EcoR I、BamHI酶切后形成4kb和760bp两条片段,与理论计算符合,测序结果确认了方向和碱基的正确性,成功构建了绿色荧光真核表达质粒pEGFP-ATP1B1。脂质体介导将pEGFP-ATP1B1转染到K562细胞中,通过RT-PCR和超微量Na<+>,K<+>-ATP酶检测技术检测出导入ATP1B1后的细胞中ATP1B1基因表达和Na<+>,K<+>-ATP酶活性均增高,转染后细胞固缩、胞膜不完整,MTT法检测显示细胞生长增殖显著抑制(P<0.01),且随DNA剂量的增加抑制效应更加明显,各组间的差异有统计学意义(P<0.05)。
3. 由公司设计并构建化学合成法ATP1B1siRNA,经检验干扰ATPlBl基因第950位点的siRNA干扰效果好(>70%)。脂质体介导将ATPlBlsiRNA转染到K562细胞中,通过RT-PCR和超微量Na<+>,K<+>.ATP酶检测技术检测出干扰ATP1B1后细胞中ATP1B1基因表达明显降低(P<0.05),短期内对Na<+>,K<+>-ATP酶活性及K562细胞生长增殖影响小(P>0.05),细胞形态变化也不明显。
[结论]
1. 测定诱导分化过程中的K562细胞ATP1B1 mRNA的表达和Na<+>,K<+>-ATP酶活性,显示了ATP1B1与K562细胞分化程度相关。
2. K562细胞中导入外源性ATP1B1能够增加ATP1B1 mRNA的表达以及使Na<+>,K<+>-ATP酶活性增高,能明显的抑制细胞生长增殖。提示ATP1B1在肿瘤细胞生长起到重要作用。
3. 化学合成法构建的ATP1B1siRNA可干扰K562细胞中ATP1B1基因的表达,但短期内对Na<+>,K<+>-ATP酶活性及细胞生长增殖的影响不明显。
综上所述,本研究结果显示ATP1B1与肿瘤细胞的生长、分化有密切联系,将可能成为抗肿瘤治疗的新靶点。