GLYR1参与调控微卫星不稳定结直肠癌的发生发展及分子机制研究

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结直肠癌(CRC)是全球常见的消化系统恶性肿瘤之一,严重威胁人类的健康。其中约15-20%的CRC主要由微卫星不稳定(Microsatellite Instability,MSI)引起[1]。Microsatellite Instability Colorectal Cancer(MSI CRC)是一种特殊亚型的结直肠癌,大量研究表明MSI与结直肠癌的发生发展、预后以及对5-FU化疗敏感性密切相关[2-4]。因此,阐明微卫星不稳定结直肠癌(MSI CRC)的发生发展以及对5-FU耐药的分子机制对于提高该亚型结直肠癌患者的治愈率,减少死亡率具有重要的科学意义。在2012年,Pia Alhopuro等人[5]对100例微卫星不稳定结直肠癌组织进行测序并筛选突变频率大于20%的基因,其中GLYR1是该研究中筛选出突变频率(51%)最高的基因,主要表现为G8重复序列(13号外显子)中单个碱基缺失(c.1140delG leading toV400*)或插入(c.1140dupG leading to N395*),从而导致无义突变介导的mRNA降解(Nonsense-mediated mRNA Degradation,NMD)。乙醛酸还原酶1同源物(GLYR1),又名核蛋白60(NP60)、细胞因子样核因子(N-PAC),目前国内外对它的研究甚少,据现有文章报道,GLYR1能介导p38a/MAPK14的应激激活以调控p38MAPK激酶活性,并特异性调节p38MAPK信号通路[6]。而p38MAPK参与调控炎症、细胞生长、分化和细胞凋亡等多种生理病理过程,近年来也越来越多研究报道将p38MAPK确定为介导CRC抗肿瘤剂耐药的主要介质[7-9]。但迄今为止,国内外对于GLYR1在CRC中发挥的作用以及分子机制研究尚未见报道,因此,我们拟对GLYR1在CRC以及其特殊亚型MSI CRC中的表达、临床意义以及对结直肠癌细胞生物学行为的影响及其相关分子机制等方面进行研究。首先我们通过免疫组化、Western Blotting以及公共数库分析发现GLYR1表达于正常结直肠上皮以及微卫星稳定(MSS)结直肠癌组织及细胞中,而在微卫星不稳定(MSI)结直肠癌组织及细胞中表达下调。临床病理参数分析发现GLYR1的表达水平与肿瘤大小呈负相关、与肿瘤分化程度呈正相关;相关性分析显示GLYR1与结直肠癌的微卫星不稳定密切相关。为进一步探讨GLYR1与MSI的联系,我们通过R2相关性分析以及免疫组化染色发现GLYR1与错配修复基因MLH1具有表达相关性和一致性,于是我们通过免疫共沉淀以及免疫荧光证实GLYR1与MLH1具有相互作用以及共定位关系。为进一步明确二者的相互调控关系,我们利用siRNA成功构建GLYR1瞬时干扰细胞株,并通过核浆分离实验、放线菌酮(CHX)处理、Western Blotting、免疫荧光染色证明GLYR1表达下调能影响MLH1的核转运及核定位,促进其蛋白降解从而降低MLH1的核表达。接着,为了研究GLYR1表达下调对结直肠癌细胞的生物学行为影响,我们利用siRNA和质粒构建GLYR1瞬时干扰或稳定干扰细胞株,并通过体内、外功能实验证实GLYR1表达下调能加快细胞周期G1/S期转换,从而促进细胞增殖、抑制细胞分化。同时,我们利用5-FU诱导结直肠癌细胞凋亡,并通过检测IC50、Hoechst 33258染色法、Western Blotting等实验发现GLYR1表达下调能减少5-FU诱导的结直肠癌细胞凋亡、降低其对5-FU的敏感性。最后,为了探讨GLYR1参与调节结直肠癌细胞生物学行为的分子机制,我们通过生物信息学分析、免疫共沉淀及Western Blotting发现GLYR1表达下调能激活PI3K/Akt信号通路,同时抑制p38MAPK信号通路,二者共同下调下游基因p21的表达,从而加快细胞周期G1/S期转换,促进细胞增殖、抑制细胞分化以及降低对5-FU的敏感性。综上所述,本研究发现GLYR1在微卫星不稳定结直肠癌组织及细胞中表达下调;GLYR1的表达与肿瘤大小呈负相关、与肿瘤分化程度呈正相关;GLYR1能与MLH1相互作用并调控其核转运及核表达;GLYR1表达下调能通过PI3K/Akt和p38MAPK信号通路共同下调p21的表达,从而加快细胞周期G1/S期转换,促进细胞增殖、抑制细胞分化以及降低对5-FU的敏感性。
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