PYGM对胃癌细胞生物学行为的影响及lncRNA调控其表达的研究

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目的:糖原代谢是肿瘤代谢的重要途径,肿瘤细胞既可以通过合成糖原,加速摄取葡萄糖,储备能量;又可以在环境恶化时,分解储积的糖原,为细胞活动提供能量和生物大分子来源。胞内糖原代谢的关键调控酶主要包括糖原合成酶(GS)、糖原合成激酶(GSK)、糖原磷酸化酶(GP)以及葡糖-6-磷酸酶(G-6-P)。其中,糖原磷酸化酶(GP)家族成员肝型(PYGL)和脑型(PYGB)的异常改变已被证实与肿瘤的增殖、侵袭、凋亡、耐药等密切相关,而肌型糖原磷酸化酶(PYGM)研究多集中于糖原贮积病Ⅴ型(Mc Ardle肌病)领域。PYGM能快速分解肌糖原,在骨骼肌运动过程中供能,也有研究提示PYGM的酶替代疗法可以引起肌纤维自噬增多,但其在肿瘤中的研究较为罕见。本研究通过检测PYGM表达,解析其与胃癌临床病理参数的相关性,同时通过体外实验,揭示PYGM对两种胃癌细胞生物学行为的影响。长链非编码RNA(lncRNA)是一类长度大于200nt、无蛋白编码能力但参与细胞内多种生物学过程的RNA分子。lncRNA通过与其他细胞大分子(包括DNA、RNA和蛋白质)相互作用,发挥其对转录、转录后、表观遗传等生物过程的调节作用,在肿瘤发生发展过程中发挥重要作用,驱动许多重要的癌症表型。本研究通过体外实验进一步寻找PYGM上游lncRNA,探讨PYGM可能的上游调控机制。材料和方法:研究对象为45例中国医科大学附属第一医院接受手术治疗的胃癌患者癌灶及癌旁非癌对照组织。采用实时荧光定量PCR(Quantitative Real-time PCR,q PCR)检测m RNA水平表达、Western blot法检测蛋白水平表达。利用TCGASTAD数据库分析PYGM与临床病理参数、胃癌患者预后的相关性及其富集通路。构建PYGM过表达(GV657-PYGM)和敲降质粒(GV102-PYGM-RNAi),分别瞬时转染AGS和HGC27细胞,构建PYGM过表达/敲降胃癌细胞系。采用CCK-8(Cell-Counting-Kit-8)细胞活性检测实验、Ed U(5-ethynyl-2’-deoxyuridine)细胞增殖实验检测细胞增殖能力,PAS染色检测胞内糖原累积情况,Tranwell小室和细胞划痕实验检测细胞侵袭迁移能力。联合TCGA-STAD数据库和三对胃癌vs癌旁组织RNA表达谱芯片数据,采用Pearson相关分析筛选与PYGM存在共表达的lncRNAs,构建C5orf66-AS1过表达质粒(GV144-C5orf66-AS1)瞬时转染AGS细胞,采用5:5转录组测序(RNA-seq)验证C5orf66-AS1调控的靶基因。结果:1)泛癌分析结果显示PYGM在肿瘤组织中广泛低表达。TCGA-STAD数据中,G3级、T4期及StageⅡ、Ⅲ期胃癌患者,PYGM表达相对较高,且PYGM高表达胃癌患者预后不良。45对胃癌组织中,PYGM m RNA表达显著低于非癌对照组织(P<0.001)。2)转染PYGM过表达的质粒的AGS细胞和HGC27细胞增殖能力下降、糖原储积少量下降、侵袭迁移能力增强;而转染PYGM敲降质粒的AGS细胞和HGC27细胞则增殖能力显著提高、迁移能力下降。3)TCGA-STAD数据库、胃癌组织表达芯片检测及组织验证结果显示,PYGM与C5orf66-AS1表达存在显著共线性(r=0.6542,P<0.001);C5orf66-AS1过表达AGS细胞转录组测序结果显示,C5orf66-AS1显著上调PYGM表达(log FC=1.829,P=0.008),进一步q PCR、Western blot验证此结果(P=0.005)。结论:PYGM在胃癌组织中显著低表达,且表达水平与肿瘤TNM分期及病理分级密切相关,PYGM高表达胃癌患者预后不良,提示其在胃癌发生发展不同阶段可能存在复杂的作用机制。PYGM具有抑制胃癌细胞增殖、分解糖原、促进侵袭迁移的能力。lncRNA C5orf66-AS1可作为上游分子正向调控PYGM表达。
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