环状RNA-circGSK3B在胃癌中的作用和机制

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目的:胃癌是全世界第五大最常见的肿瘤,尽管近年来取得了不少诊断和治疗进展,但其5年生存率仍不到30%。大多数患者在确诊时已属于进展期,早期缺乏有效的诊断指标是该疾病患者生存不佳的主要原因之一。最近的研究表明,环状RNA(circular RNAs,circ RNA)在细胞生长、分化、增殖和侵袭转移中发挥多种生物学功能,在多种癌症发生发展中发挥着十分重要的作用,而circ RNAs在胃癌进展过程中的作用尚不明确。本研究旨在探究胃癌侵袭转移的关键分子及其调控机制。方法:通过对GEO和Array Express等高通量数据库的检索,找出胃癌相关的circ RNA芯片表达数据,运用芯片meta分析方法分析出在胃癌中表达差异显著的circ RNAs。通过实验的进一步验证,最终选择hsa_circ_0003763(circ GSK3B)作为本研究的研究主角。收集胃癌患者肿瘤和癌旁组织样本,分析circ GSK3B在胃癌组织的表达情况及其与性别、年龄、肿瘤大小、肿瘤定位、淋巴结转移、TNM分期和血管侵袭等因素之间的关系。运用实时定量聚合酶链反应(q RT-PCR)技术检测主要分子在胃癌组织和细胞的转录水平。利用逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)及DNA Sanger测序检测环状RNA的存在及其环化特征。采用荧光原位杂交实验(FISH)检测了circ GSK3B的核定位。通过构建circ GSK3B的短发卡RNA(short hairpin RNA,sh RNA)和过表达质粒并用慢病毒包装起来,下调或上调胃癌细胞中的circ GSK3B的水平。使用MTT和克隆形成实验测定细胞的增殖能力和迁移能力,transwell实验来观测细胞侵袭迁移的能力。采用用流式细胞术检测了胃癌细胞在过表达circ GSK3B后细胞周期和细胞凋亡的分布情况。通过异种肿瘤移植模型,将转染了过表达circ GSK3B的病毒细胞注射到小鼠皮下,观察circ GSK3B对细胞增殖和迁移能力的影响。为进一步探索circ GSK3B介导胃癌侵袭转移的作用机制,使用RNA-pulldown和质谱技术来寻找circ GSK3B的潜在结合蛋白并用RNA免疫共沉淀(RIP)技术做进一步的验证。使用q RT-PCR和western blot来评估EZH2和RORA在敲低和过表达circ GSK3B细胞中信使RNA和蛋白表达水平。利用FISH实验观察circ GSK3B与EZH2的共定位情况。构建带Flag和GST标签的过表达及4种突变表达载体,探究circ GSK3B与EZH2的具体结合位置。染色质免疫共沉淀(CHIP)实验用来证明转录因子EZH2/H3K27me3与RORA启动子区域结合情况。通过Kaplan-Meier生存曲线分析了EZH2和RORA的表达与预后的相关性。运用皮尔森相关系数(pearson)分析了circ GSK3B,EZH2和RORA三者之间的关系。结果:对6个胃癌circ RNA芯片数据进行meta分析筛选出14个潜在的差异circ RNAs,经过RT-PCR,sanger测序,组织和细胞验证的多重筛选之后发现只有circ GSK3B确实存在于胃癌细胞中并在胃癌组织和细胞中表达一致。q RT-PCR结果显示circ GSK3B在胃癌细胞和组织中表达下调。体内外实验结果显示,circ GSK3B主要发挥抗肿瘤效应;过表达circ GSK3B可以显著抑制胃癌细胞的增殖侵袭转移和克隆形成能力,诱导胃癌细胞的凋亡。Circ GSK3B主要定位于细胞核。机制研究表明,circ GSK3B可以与EZH2的D2结构域(200-350AA)相互结合,导致EZH2和H3K27me3与RORA启动子的结合减少,进而促进RORA的表达和抑制β-catenin入核,最终抑制胃癌的进展。临床数据还发现,EZH2与circ GSK3B和RORA表达呈显著负相关,而circ GSK3B与RORA表达呈正相关关系。结论:circ GSK3B在胃癌中是一个抑癌基因,通过结合EZH2减弱EZH2对RORA的反式抑制作用,进而抑制β-catenin入核,最终抑制胃癌的侵袭转移。本研究表明circ GSK3B/EZH2/RORA轴可作为新的胃癌肿瘤标志物和治疗靶点。
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