TMEM184A通过PI3Kp110α促进非小细胞肺癌的恶性表型

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目的:纵观全球,肺癌新发病例和病亡人数都呈上升趋势。尽管近年来我们加强了对肺癌患病风险的宣传和防控、采用了靶向治疗和免疫治疗等先进的治疗手段,但肺癌的发生率以及致死率仍然是目前排名前列的癌种之一。非小细胞肺癌(NSCLC)是肺癌中最高发的病理组织类型,部分患者确诊时肿瘤已发生转移,致使肺癌5年的生存率相对低。因此,早诊早治是挽救NSCLC患者生命最有用的手段之一。有效识别NSCLC的潜在预后生物标志物以及药物治疗靶点,将为患者早期诊断和精准治疗提供有效途径。跨膜蛋白(TMEM)是一类存在一个或多个跨膜结构的蛋白,研究证实其在恶性肿瘤的进展过程中发挥重要作用。越来越多的跨膜蛋白被鉴定为潜在预后生物标志物,提示跨膜蛋白家族是进行肿瘤相关研究的重点群体。跨膜蛋白TMEM184家族有三个成员,TMEM184A、TMEM184B和TMEM184C,在哺乳动物中高度的保守。TMEM184A又称为SDMG1,基因定位于人类染色体7p22.3,长度为18587 bp。TMEM184A蛋白分子量约45.8 k Da,由413个氨基酸组成,包括7个跨膜结构,一个Solute-trans-α结构域和C端的三个磷酸化位点。虽然有文献报道TMEM184B和TMEM184C可能参与肿瘤调控,但它们发挥生理功能的具体分子机制尚不清楚。现有研究表明TMEM184A参与了囊泡转运,并参与调控生殖细胞性别分化和胰腺的发育。最近TMEM184A被鉴定为血管内皮细胞和血管平滑肌细胞中的肝素受体。在血管平滑肌细胞的研究表明,外源性肝素以浓度依赖的方式特异性地与TMEM184A结合,诱导双重特异性磷酸酶1(DUSP1)的表达。DUSP1使丝裂原激活的蛋白激酶(MAPK)ERK1/2及其下游靶Elk-1失活,最终导致生长因子诱导的细胞增殖减少。肝素处理的内皮细胞中,TMEM184A作为肝素受体,可降低TNFα诱导的JNK和p38活性以及下游靶点的磷酸化,介导血管内皮细胞的抗炎应答过程。体内研究表明,TMEM184A在斑马鱼的血管系统中表达,是血管能够正常再生所必需的。迄今为止,TMEM184A是否与肿瘤的发生发展存在相关性还未有明确报道。本研究通过检测肺癌组织标本中TMEM184A蛋白的表达水平,明确TMEM184A与NSCLC不良临床病理因素的关系。并通过双向调控TMEM184A在肺癌细胞系中的表达,阐明TMEM184A对NSCLC细胞的增殖和迁移能力的影响,并探究其影响NSCLC细胞的增殖和迁移能力可能的机制。研究方法:采用检索UALCAN数据库、免疫组织化学法和免疫印迹法(Western blotting)预测并检测NSCLC组织中TMEM184A的表达水平,并分析TMEM184A与患者临床病理因素的关系。通过转染TMEM184A过表达质粒和特异性小干扰RNA调控TMEM184A蛋白表达,而后使用MTS实验和细胞克隆形成实验评估TMEM184A对NSCLC细胞增殖能力的影响,并借助流式细胞术分析细胞周期和细胞凋亡的相对变化情况;使用Transwell迁移实验和细胞划痕实验检测NSCLC细胞的迁移能力的改变。免疫荧光共定位实验和免疫共沉淀实验检测能够与TMEM184A发生相互作用的蛋白。用蛋白免疫印迹实验检测细胞增殖、凋亡、迁移相关蛋白及PI3K/Akt通路关键蛋白,并通过使用通路抑制剂和小干扰RNA进行回复实验。结果:1、TMEM184A在NSCLC中高表达,且与不良临床病理因素相关。UALCAN数据库检测结果显示,TMEM184A无论是在肺腺癌还是肺鳞癌中,其m RNA的表达水平均高于正常的肺组织。CCLE数据库检索结果显示,在40种肿瘤类型的1457个细胞系中,肺癌细胞系中TMEM184A m RNA的表达水平相对其他肿瘤较高。实时荧光定量PCR结果证实TMEM184A m RNA在6种NSCLC细胞系中的表达水平高于正常支气管上皮细胞。免疫印迹分析结果证实TMEM184A蛋白在14例配对的新鲜NSCLC中的表达明显高于对应的癌旁正常组织,TMEM184A蛋白在6种NSCLC细胞系中表达水平相较于正常支气管上皮细胞高。207例非小细胞肺癌组织标本的免疫组化染色分析结果表明,TMEM184A在正常支气管上皮和正常的肺泡上皮细胞中多呈阴性(阳性率仅为15.5%,31/200),而在肺腺癌(66.2%)和肺鳞状细胞癌(68.38%)中多为阳性表达。TMEM184A的表达与非小细胞肺癌的肿瘤大小(P=0.014)、P-TNM分期(P=0.029)、阳性淋巴结转移(P=0.039)呈正相关。2、TMEM184A通过影响细胞周期、抑制凋亡来促进NSCLC细胞增殖。在A549和H1299细胞中双向调控TMEM184A的表达。流式细胞术检测结果显示TMEM184A通过调控G2/M期促进NSCLC细胞周期的进程。免疫印迹结果显示TMEM184A通过调控细胞周期相关蛋白Cyclin B1、Cdc2、p27表达促进细胞增殖。流式细胞术实验和免疫印迹实验证实TMEM184A通过调控Cleaved Caspase-3、Cleaved Caspase-9、Bcl2和Bax的表达抑制NSCLC细胞凋亡。3、TMEM184A诱导EMT的发生促进NSCLC细胞迁移。在双向调控TMEM184A表达的A549和H1299细胞中,Transwell实验、细胞划痕实验和免疫印迹实验显示,TMEM184A可以通过调控EMT关键蛋白E-Cadherin、NCadherin、ZO1、Vimentin以及转录因子Snail、Slug、ZEB1的表达,并通过调控Rho A和Rho C促进NSCLC细胞迁移。4、TMEM184A通过促进PI3K/Akt信号通路影响NSCLC细胞增殖、迁移。转染TMEM184A的A549细胞中,PI3K/Akt信号通路的关键蛋白PI3Kp110α和p-Akt(ser473)发生显著变化。在转染TMEM184A的细胞中加入LY294002(PI3K/Akt信号通.路抑制剂),TMEM184A对细胞增殖、迁移的促进作用被逆转。在H1299细胞中观察到一致的结果。5、TMEM184A与PI3Kp110α相互作用调控PI3K/Akt通路。免疫共沉淀实验和免疫荧光共定位实验证实TMEM184A与PI3Kp110α存在相互作用并共同定位于NSCLC细胞胞浆。转染特异性si-PI3Kp110α可以回复上调TMEM184A引起的PI3K/Akt通路关键蛋白以及下游增殖、迁移相关蛋白的变化,从而逆转TMEM184A对NSCLC细胞增殖、迁移的促进作用。结论:1、TMEM184A在NSCLC中高表达,且与NSCLC患者不良临床病理特征呈正相关。2、TMEM184A通过影响细胞周期、抑制凋亡和诱导NSCLC细胞EMT,促进NSCLC细胞增殖和迁移。3、TMEM184A通过PI3Kp110α激活PI3K/Akt通路,促进NSCLC细胞增殖、迁移潜能。
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