论文部分内容阅读
目的:探讨多发性内分泌肿瘤1型综合征(The multiple endocrine neoplasia type1)关键基因MEN1,调控的DNA损伤修复在乳腺癌细胞恶性表型,和他莫昔芬获得性耐药产生中的作用及分子机制。方法:我们通过下载肿瘤基因组图谱(TCGA)数据库数据分析乳腺癌患者及正常人,Luminal型,HER-2阳性型和三阴性乳腺癌患者中MEN1的表达水平;从贵州医科大学附属乌当医院收集临床乳腺癌组织和癌旁组织标本,通过实时荧光定量PCR和免疫组织化学染色分别检测MEN1的m RNA和menin蛋白表达水平;利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建MEN1基因敲除的MDA-MB-231细胞株命名为(MDA-MB-231/KO细胞),对照细胞命名为(MDA-MB-231/WT细胞),细胞经MNNG、DOX、TAX、TAM作用后运用CCK8、克隆形成实验、Ed U染色分别检测细胞增殖和细胞凋亡;三阴性乳腺癌细胞MDA-MB-231细胞经menin-MLL抑制剂MI-3单独或联合甲基硝基亚硝基胍(MNNG)、阿霉素(DOX)、紫杉醇(TAX)、他莫昔芬(TAM)作用后运用CCK8、克隆形成实验、Ed U细胞增殖染色及流式细胞术分别检测细胞增殖和细胞凋亡;MDA-MB-231/WT和KO细胞经MNNG作用6 h后利用免疫荧光染色检测DNA损伤的标志物γH2AX和DNA修复因子53BP1的表达;MDA-MB-231/WT和KO细胞经MNNG作用72 h,MDA-MB-468细胞经MI-3处理48 h后再联合MNNG作用72 h提取总蛋白,通过Western blot检测menin、γH2AX和DAN损伤修复因子RAD51、BRCA1、53BP1、KU70、KU80的蛋白表达。采用TAM从低浓度梯度递增结合大剂量间歇诱导的方法作用乳腺癌MCF-7细胞,构建TAM耐药的MCF-7细胞系,每传代10代运用CCK8实验检测TAM持续处理组细胞的增殖活力,通过细胞增殖活力评价MCF-7细胞的耐药性,将TAM耐药细胞命名为MCF-7-DR细胞,MCF-7 TAM敏感细胞为对照组,命名为MCF-7-NC细胞;MCF-7-DR和NC细胞通过RNA测序(RNA-seq)分析基因表达谱的差异,q PCR检测和验证差异基因的m RNA表达水平;Western blot检测menin、γH2AX、RAD51、53BP1、KU70、KU80的蛋白表达;MCF-7-NC和DR细胞经MI-3单独或联合TAM处理后利用CCK8、克隆形成实验检测耐药细胞的增殖情况,观察menin-MLL相互作用被破坏后MCF-7-DR细胞对TAM的敏感性。结果:TCGA数据库数据分析结果显示,与正常人比较,MEN1基因在乳腺癌患者中的表达水平显著增高(P<0.05);免疫组织化学染色和q PCR结果显示,与癌旁组织比较,乳腺癌组织中menin蛋白水平和MEN1的m RNA水平显著升高(P<0.05);Western blot结果显示,与MCF-7细胞(Luminal型)比较,MDA-MB-468和MDA-MB-231细胞(TNBC型)的menin蛋白表达明显升高;CCK8、克隆形成实验和Ed U染色结果显示,与MDA-MB-231/WT细胞比较,MDA-MB-231/KO细胞的增殖能力明显下降,且呈时间依赖效应(P<0.05);MNNG、DOX或TAM作用细胞后,MNNG和DOX均能明显抑制细胞的增殖能力,其中MNNG的抑制作用最好(P<0.05);CCK8、克隆形成和Ed U染色结果显示,MI-3能明显抑制MDA-MB-231细胞的增殖活性,且呈剂量依赖效应,与MNNG、DOX、TAX及TAM单独作用组比较,MI-3联合用药显著抑制MDA-MB-231细胞的增殖活性(P<0.05);流式细胞术结果表明,未处理组MDA-MB-231/WT和KO细胞的基础凋亡率无统计学差异(P>0.05),而MNNG处理组MDA-MB-231/KO细胞凋亡率显著高于MDA-MB-231/WT细胞(P<0.05);免疫荧光结果显示,与MDA-MB-231/WT细胞比较,MDA-MB-231/KO细胞核中γH2AX染色显著增加而53BP1的染色明显降低,MEN1基因缺失显著升高MNNG诱导的γH2AX染色水平(P<0.05);免疫组化结果显示,menin高表达的乳腺癌组织中的γH2AX呈低表达趋势,而menin低表达的乳腺癌组织中的γH2AX呈高表达趋势;与MDA-MB-231/WT细胞比较,MDA-MB-231/KO细胞中的RAD51、BRCA1及53BP1的蛋白表达明显降低,而KU70和KU80的蛋白表达显著增加,且MEN1敲除显著升高MNNG诱导的γH2AX蛋白的表达(P<0.05)。CCK8结果显示,MCF-7细胞经TAM持续作用并传代至60代时表现出TAM耐药(P<0.05);将MCF-7-NC和DR细胞经RNA-seq分析,组成分(PCA)分析结果显示,NC组和DR组中的3个生物学重复性较好;聚类热图分析结果显示,与MCF-7-NC细胞比较,MCF-7-DR细胞的基因表达谱具有显著差异;火山图结果显示,TAM耐药的MCF-7细胞中差异表达基因总共有4006个,其中有2735个基因的表达水平升高,1271个基因表达水平降低;KEGG通路富集分析结果显示,与MCF-7-NC细胞比较,MCF-7-DR细胞中剪接体通路、真核生物核糖体代谢通路及Hippo信号通路等通路显著下调;重要的是,同源重组修复和非同源末端连接介导的DNA双链断裂(DSB)修复通路显著上调;基因本体富集分析显示,与MCF-7-NC细胞比较,MCF-7-DR细胞的生物过程如凋亡过程、RNA代谢及程序性细胞死亡等生物学过程显著下调;细胞组分中核糖核蛋白、蛋白酶体复合物及剪接体复合物等基因集显著下调;分子功能中氨基酸跨膜转运、ATP酶活性及转录因子等分子功能显著降低;我们注意到MCF-7-DR细胞BP中与肿瘤细胞耐药相关的分子事件,如细胞周期、蛋白质修饰及细胞分解代谢等生物学过程显著富集;CC中的微管细胞骨架、错配修复及细胞骨架成分等细胞组分显著增加;MF中的核苷三磷酸酶、焦磷酸酶活性和水解酶活性等功能显著升高;CCK8和克隆形成实验结果显示,与MCF-7-NC细胞比较,高浓度的TAM对MCF-7-DR细胞增殖活性的抑制率明显降低(P<0.05);q PCR结果显示,MEN1、RAD51、MSH2、EGF的m RNA水平显著增加(P<0.05),而FANCE、XRCC4、PARP1的m RNA水平显著下降(P<0.05),RAD51A、RAD51C、BLM、PDGFA及LIG4的m RNA水平无统计学差异(P>0.05);Western blot结果显示,与MCF-7-NC细胞比较,MCF-7-DR细胞中的menin、γH2AX、53BP1、RAD51和KU70蛋白的表达明显升高,而KU80表达明显降低(P<0.05)。MI-3作用能够明显抑制MCF-7-NC和DR细胞的增殖,而MI-3联合TAM作用MCF-7-DR细胞时能部分逆转MCF-7-DR细胞对TAM的敏感性(P<0.05)。结论:通过本研究我们得出以下结论:1.MEN1基因在乳腺癌组织和细胞中高表达,提示MEN1是一个潜在的乳腺癌诱导因子;2.MEN1缺失能够抑制乳腺癌细胞的恶性表型(如细胞增殖);3.MEN1可以促进同源重组修复(HR)而代偿性抑制非同源末端连接(NHEJ)通路;4.MEN1是乳腺癌细胞TAM耐药产生的关键调控因子,通过促进同源重组修复、抑制非同源末端连接修复,减少放化疗药物诱导的DNA损伤累积,从而引起乳腺癌细胞对TAM的耐受。