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杂合性丢失(loss of heterozygosity, LOH)一般都与肿瘤的抑制基因有关,前列腺癌等癌症患者的染色体8p21~22和10q23~24区域是LOH高发区域,提示着这个区域存在大量肿瘤抑制基因。LZTS2基因位于人类染色体10q24.3亚区,经研究发现LZTS2蛋白在人体多种组织当中均有表达,但以正常的前列腺和睾丸组织中表达最高腺和睾丸中高表达。有研究表明在LNCaP,TRSUPr1,PC3(前列腺癌细胞),U2Os(骨肉瘤细胞),HEK-293T细胞,AT6.2(鼠癌细胞)和Rat-1(鼠正常成纤维细胞)等细胞系中过表达LZTS2可以明显抑制细胞的增殖和克隆形成能力,提示着LZTS2是发挥抑制细胞生长的另一个抑癌基因,但其发挥抑制细胞生长的机制尚不清楚。
β-catenin是个多功能的蛋白。首先,他能与E-cadherin胞内端结合从而调解细胞与细胞之间的黏着,而且β-catenin能通过α-catenin与肌动蛋白网架结合,在细胞的分化和增殖中起着重要的作用,不仅如此,β-catenin还是Wnt/Wingless信号通路的主要成员。在没有wnt信号刺激时β-catenin位于胞浆,而任何的游离的β-catenin都可以与APC、GSK3β和Axin组成的高分子降解复合体所降解。核内的β-catenin则可以与T细胞因子/淋巴增强因子(TCF/LEF)结合并且能激活众多Wnt的下游靶基,可以说在没有wnt信号刺激时β-catenin的降解是β-catenin代谢的主要部分。在很多肿瘤组织中β-catenin通过其降解复合体来发挥功能的。
GSK3β能磷酸化β-catenin,磷酸化的β-catenin可以被β-TrCP所识别,进入泛素化降解途径迅速降解。使GSK3β失活或者使用Akt抑制GSK3β都能让β-catenin在胞浆中稳定下来,使β-catenin的入核增加,进而激活了经典的Wnt信号通路。
目前LZTS2在人类肿瘤组织中的研究未见报道,对LZTS2作用机制的研究仅限定在他与β-catenin在细胞浆中的共定位但这是否为LZTS2作用的唯一机制尚待探讨。
我们选取了正常的肺组织和非小细胞肺癌病例,通过免疫组化来观察并对比正常肺癌组织与非小细胞肺癌组织中LZTS2的表达水平以及LZTS2跟各种临床病理因素的关系。在肺癌细胞系中,我们选择了LZTS2高低不同表达的两种肺癌细胞系A549和H1299,通过双向调控LZTS2的表达,观察LZTS2对β-catenin的表达、定位以及Wnt信号通路活性的影响,从而发现LZTS2调控Wnt活性及对肺癌细胞增殖的新机制。
材料与方法
1、组织来源
选取89例原发性NSCLC,标本来自2001年到2004年在中国医科大学附属第一医院实行手术的病人,患者术前均未接受放化疗。组织经10%中性福尔马林固定、石蜡包埋。根据WHO2003标准进行诊断后,按国际抗癌联盟(UICC,2007)的肺癌P-TNM分期标准:I(n=40),Ⅱ+Ⅲ(n=49),男性46例,女性43例,年龄33~72岁,平均年龄60岁。
2、细胞系及质粒
肺癌细胞系A549,H1299(购自ATCC),均用含10%热灭活新鲜小牛血清的RPMI1640(Gibco,USA)、100U/ml的青霉素、100U/ml的链霉素的培养基,在37℃、5% CO2的条件下培养。pCMV6空质粒和pCMV6-LZTS2质粒购自ORIGENE,On-TrgetPlus SMARTpool siRNA for LZTS2与 On-TrgetPlus siControl(D-001810-01)购自Genepharma。转染前24小时将细胞按50%密度接种于24孔板,采用Attractene转染试剂进行转染,转染后48小时使用Western blot检测干扰效率。
3、主要试剂
兔羊抗人LZTS2多克隆抗体(组化:1∶100,Western blot:1(:)∶1000,Sigma,CA,USA)β-catenin(1∶1000)(BD), cyclinD1(1∶1000), c-Myc(1∶400), phospho-Akt(1∶500),Akt(1∶500), phospho-GSK3β(Ser9)(1∶500)(Cell signaling technology, Boston, MA,USA),β-actin(1∶500), phosphoβ-catenin(1∶500;Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz,CA)。
4、免疫组织化学染色
将石蜡组织块切成4μm厚切片,脱蜡,脱水,按S-P法和抗体说明操作。抗LZTS2的多克隆抗体(1∶150,Sigma),采用Elivision试剂盒(MaiXin,China)。以PBS代替一抗作为空白对照。结果判定: LZTS2免疫组化阳性信号定位于细胞核。我们将1-25%的细胞核着色记为1分,26-50%记为2分,51-75%记为3分,76-100%记为4分。同时根据染色强度:无染色记为0分,黄色颗粒记为1分,棕褐色颗粒记为2分。着色细胞数得分乘以着色强度得分为LZTS2得分。我们将得分0-4分记做LZTS2阴性,得分5-8分记做LZTS2阳性。
5、 Western Blot
用Western Blot法检测LZTS2对其他蛋白的影响。
6、MTT、集落形成实验和PI单染
用MTT和集落形成实验观察LZTS2对细胞增殖的影响,PI单染则检测LZTS2对细胞周期的影响。
7、荧光素酶报告基因
检测LZTS2对肺癌增殖起关键作用的Topflash(TCF4启动子荧光素酶报告基因的活性)的影响。
8、蛋白质免疫共沉淀
检测LZTS2与β-catenin蛋白结合情况。
9、数据分析
采用SPSS16.0统计分析软件,对LZTS2表达和临床病理因素的关系用卡方检验;其他实验结果采用t检验进行数据分析,用mean+SD表示,*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001为差异有意义。
实验结果
1、免疫组化发现:与正常肺组织相比,LZTS2在非小细胞肺癌组织中低表达,其阳性表达与分型相关,且与肿瘤大小及淋巴结转移呈负相关。
2、LZTS2抑制肺癌细胞的增殖。
3、LZTS2通过调节β-catenin蛋白降解途径,抑制经典Wnt信号通路活性。
4、LZTS2通过Akt/GSK3β途径促进β-catenin的降解。
结论:
1、与正常肺组织相比,LZTS2在非小细胞肺癌组织中普遍低表达,其阳性表达与肿瘤大小及淋巴结转移负相关。
2、LZTS2非小细胞肺癌细胞系中通过Akt/GSK3β途径促进β-catenin的降解,从而抑制了经典的Wnt信号通路和细胞的增殖。