m6A RNA甲基化阅读蛋白YTHDF1促进肝癌进展的作用机制的初步研究

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背景和目的肝细胞癌在全球范围内严重威胁了人类的健康,因此致力于肝癌发生发展的分子机制研究,以开发新的靶向药物是一项十分重要的课题。N6甲基腺苷修饰(N6-methyladenosine,m6A)作为机体内最丰富的RNA修饰,不仅广泛调节各种生理过程,也参与多种疾病的发生,特别是肿瘤。有研究发现,m6A调节蛋白中的“reader”阅读蛋白YTHDF1(YTH N6-methyladenosine RNA binding protein 1)在多种肿瘤中高表达,并促进其恶性进展,表明YTHDF1在肿瘤发生发展中具有重要的作用。然而,YTHDF1在肝癌中的作用和分子机制还未完全弄清楚。因此,本研究旨在探讨YTHDF1在肝癌中的表达情况和重要作用,并初步揭示其作用的分子机制。方法本研究首先应用多种生物信息学数据库,初步分析YTHDF1在肝癌组织中的表达,以及其表达与肝癌临床病理特征、患者预后之间的关系;然后,通过western blot、SYBR Green q PCR和免疫荧光检测YTHDF1在肝癌细胞和组织中的表达和亚细胞定位;为了进一步检测其原位表达情况,我们应用组织芯片技术分析YTHDF1在90例肝癌患者组织中的表达以及其与临床病理特征之间的相关性;接着,我们采用功能丧失(loss-of-function)策略,通过CCK8、平板克隆、Edu、流式细胞技术、Transwell和划痕实验分析敲低YTHDF1对Huh7和MHCC-97H两种肝癌细胞的增殖、细胞周期、迁移和侵袭能力的影响;为了探讨YTHDF1在体内对肝癌细胞生长的影响,我们通过重组慢病毒建立稳定的YTHDF1敲低细胞系,从而构建小鼠皮下移植瘤模型进行体内实验;对于分子机制部分的探索,我们首先应用基因集富集分析(Gene Set Enrichment Analysis,GSEA)预测YTHDF1在肝癌中可能调控的信号通路。然后,细胞通过转染si-YTHDF1下调YTHDF1表达后,应用western blot检测信号通路中关键分子的蛋白表达。利用SC79和TGF-β这些通路激活剂处理细胞后,通过检测YTHDF1对这些通路关键分子的蛋白表达和对细胞恶性表型的影响,从而验证该信号通路是否介导YTHDF1对肝癌的作用。结果(1)生物信息学数据库分析显示,YTHDF1在肝癌组织中的m RNA表达水平显著升高,其表达与肝癌的分级和分期密切相关,且YTHDF1高表达预示着肝癌患者不良的预后;(2)YTHDF1在多种肝癌细胞系中的m RNA和蛋白表达水平相比于正常肝细胞增高,在12对肝癌组织中的蛋白表达普遍高于对应的癌旁组织,在90对肝癌组织中的原位表达水平相比于癌旁组织增高,且其表达与肝癌的分级密切相关。免疫荧光显示,YTHDF1在细胞核和细胞质中均有表达;(3)细胞转染si-YTHDF1下调YTHDF1的表达后,CCK8实验显示肝癌细胞的吸光度显著降低,平板克隆实验显示肝癌细胞的克隆团明显减少,Edu实验显示荧光融合细胞的比例下降,Transwell实验显示迁移和侵袭的细胞数量显著减少,流式细胞实验显示G0/G1期的肝癌细胞比例升高。体内实验表明,YTHDF1敲低组的裸鼠皮下肿瘤的大小和体积相比于对照组明显减小;(4)GSEA预测PI3K/AKT/m TOR信号通路显著富集于YTHDF1高表达样本中。Western blot结果显示,下调YTHDF1抑制了PI3K/AKT/m TOR信号通路中关键蛋白AKT、p-AKT、m TOR、p-m TOR的表达,并且该通路激活剂SC79处理细胞后,部分恢复了si-YTHDF1对细胞增殖的抑制作用;(5)Western blot结果显示,下调YTHDF1上调了上皮细胞标志分子Claudin 1、ZO-1的表达,抑制了间充质细胞标志分子MMP2、MMP9、N-cadherin、Vimentin的表达。用上皮-间充质转化(EMT)的激活剂TGF-β处理后,部分恢复了si-YTHDF1对MMP9、N-cadherin和Vimentin的表达和对肝癌细胞迁移侵袭能力的影响。结论YTHDF1在肝癌中显著高表达,其表达与肝癌的分级、分期密切相关,其高表达预示着肝癌患者不良的预后。YTHDF1通过激活PI3K/AKT/m TOR信号通路促进肝癌细胞的生长,并且通过诱导EMT促进肝癌细胞的迁移和侵袭,是重要的致癌因子,可能成为肝癌治疗的新靶标。
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