甲基转移酶样3(METTL3)在食管鳞癌中的生物学意义及分子机制研究

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目的:食管鳞癌是一种起源于食管上皮细胞的恶性肿瘤,其发病率在所有肿瘤中居高不下,严重危害国民健康水平。食管鳞癌恶性程度高,发病机制复杂,因此,探索食管鳞癌发生发展的分子机制显得尤为重要。近年,RNA中的m6A甲基化(m6A methlyation)是肿瘤分子遗传学中的研究热点。本论文主要探究m6A甲基化酶METTL3对食管鳞癌发生发展的生物学功能及其分子机制,旨在为食管鳞癌的分子诊断和靶向治疗提供参考依据。方法:(1)利用TCGA数据库分析参与调控m6A修饰的相关基因在食管鳞癌与癌旁组织中的表达情况,发现METTL3、YTHDF1、YTHDF2三个基因在癌组织中表达上调。(2)利用收集到的食管鳞癌和癌旁组织,结合实时荧光定量PCR检测它们的表达情况。(3)设计shRNA和sgRNA并构建敲降和敲除载体。在食管鳞癌细胞系中下调METTL3的表达,检测m6A甲基化水平并验证下调METTL3对细胞增殖、迁移、周期、凋亡的影响;(4)通过回补实验反向验证其生物学功能。(5)寻找存在m6A甲基化修饰位点且与凋亡相关的基因,通过实时荧光定量PCR和Western Blot检测敲除METTL3后,靶基因表达水平的变化;(6)利用半衰期实验检测METTL3对靶基因mRNA稳定性的影响;(7)结合数据库分析并通过双荧光素酶报告基因实验探究METTL3对靶基因的调控机制。(8)通过Western Blot和Dot Blot检测METTL3和m6A甲基化水平在紫杉醇处理后的表达情况;(9)利用临床上常用的食管鳞癌治疗药物紫杉醇处理敲除METTL3的食管鳞癌细胞,并检测紫杉醇对细胞的半抑制浓度(IC50)、增殖能力以及凋亡水平的影响。结果:(1)三个基因在癌组织中的表达水平均高于癌旁,其中METTL3的差异性最为显著(P=0.00275)。(2)下调METTL3会使食管鳞癌中RNA的m6A甲基化水平降低;(3)下调METTL3后,食管鳞癌细胞的增殖、迁移和克隆形成能力均受到显著抑制,细胞周期受到阻滞,细胞凋亡水平上升。(4)回补METTL3表达后,食管鳞癌细胞的增殖和迁移能力均得到一定程度的恢复。(5)敲除METTL3后,Bc12、CASP9、Bax和Birc-3这4个基因在转录和翻译水平发生显著变化。在回补METTL3水平后,这些基因的表达水平均能得到一定程度的恢复;(6)敲除METTL3能使CASP9的RNA稳定性增加,使Bc12和Birc-3的稳定性下降;(7)敲除METTL3或突变m6A位点可以使CASP9 3’非编码区的上游荧光素酶活性升高;(8)紫杉醇能使METTL3表达以及m6A甲基化水平在短时间内上升(9)敲除METTL3能降低紫杉醇对食管鳞癌细胞的IC50并增加紫杉醇对细胞增殖的抑制;(10)敲除METTL3能增强紫杉醇诱导食管鳞癌细胞的凋亡效果。结论:METTL3在食管鳞癌中高表达且对癌症的发生发展起促进作用,METTL3可以通过调控靶基因的RNA稳定性发挥其对凋亡的抑制作用,敲除METTL3能提高食管鳞癌细胞对紫杉醇的敏感性,本课题初步研究了 METTL3在食管鳞癌发生发展中的生物学功能及其分子机制,为食管鳞癌诊断及开发靶向治疗药物提供了思路和方法。
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