GAPDH基因敲降对人肺鳞癌细胞NCI-H520凋亡的影响

来源 :大连医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiang663613
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目的:肿瘤细胞与正常细胞有不同的能量代谢表型,其多利用糖酵解产生能量[1],因此糖代谢相关的糖酵解酶与肿瘤的关系即成为关注的焦点。3-磷酸甘油醛-脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)是我们在临床样本中用2D-DIGE结合质谱技术筛选出的肿瘤组织与癌旁组织的差异蛋白,前期研究发现GAPDH敲低的稳转细胞增殖能力减弱,且细胞迁移和侵袭能力显著降低[2]。肿瘤的发生、发展是一个由多种信号网络调控的复杂过程,线粒体可能是这个网络的衔接中心。它起着平衡肿瘤细胞内包括促凋亡与抗凋亡、糖酵解与氧化磷酸化等在内的各种代谢过程。线粒体结构的完整性对细胞生存及能量代谢的进行至关重要,线粒体相关蛋白和细胞色素C的变化是反映线粒体结构被破坏的标志。而与线粒体膜密切相关的Bcl-2家族蛋白作为凋亡的经典蛋白又是判断细胞凋亡的重要指标。因此,本实验预研究GAPDH敲降是否通过干预线粒体进而影响人肺鳞癌细胞NCI-H520凋亡,期望打破GAPDH作为“看家基因”的固有思想[3,4],探究GAPDH除糖酵解以外的新功能。方法:1.本实验室前期通过细胞转染的方法,将shRNA-NC和shRNA-GAPDH质粒载体分别转染到人肺鳞癌细胞NCI-H520中,成功构建了稳定转染阴性对照组NCI-H520-shRNA-NC 细胞、GAPDH 稳定敲低组 NCI-H520-shRNA-GAPDH6和NCI-H520-shRNA-GAPDH24细胞,分别取对数生长期的四种细胞株,检测GAPDH的表达情况,验证敲降效率。2.荧光检测四种细胞株中ATP的相对含量。3.通过顺铂(CDDP)构建细胞凋亡模型,用流式细胞术(flow cytometry analysis,FCM)、DAPI染色、透射电子显微镜技术对NCI-H520、NCI-H520-shRNA-NC、NCI-H520-shRNA-GAPDH6 和 NCI-H520-shRNA-GAPDH24 四种细胞株的凋亡情况进行检测。4.利用Western bloting方法检测顺铂诱导凋亡后,四种细胞株相关凋亡蛋白如Caspase-3、PARP以及Bcl-2家族中Bcl-xL、Bcl-2、Bax蛋白的表达情况。5.免疫荧光检测细胞色素C在胞质的含量变化。6.利用Western bloting方法检测顺铂诱导细胞凋亡后自噬蛋白Beclin 1的表达情况。结果:1.荧光检测结果显示,四种细胞株中ATP的含量没有显著差异。2.在顺铂诱导凋亡后,流式细胞术和DAPI染色结果显示,NCI-H520-shRNA-GAPDH6和NCI-H520-shRNA-GAPDH24细胞株的凋亡率与对照组NCI-H520-shRNA-NC相比显著增加(*p<0.05),NCI-H520-shRNA-NC与野生型相比则无显著差异。透射电子显微镜观察到凋亡细胞的形态:凋亡细胞变小,微绒毛消失,细胞核碎裂,质膜出泡,同时还观察到了大量的自噬小体。3.NCI-H520-shRNA-GAPDH6和NCI-H520-shRNA-GAPDH24 细胞株与对照组 NCI-H520-shRNA-NC 相比 Cleaved-Caspase-3 和 Cleaved-PARP 显著增加(*p<0.05);Bcl-xL、Bcl-2 蛋白表达显著减少(*p<0.05),Bax蛋白表达显著增加(*p<0.05),Bcl-2/Bax的比值降低了 6倍。4.在顺铂诱导凋亡后,免疫荧光结果显示:NCI-H520-shRNA-GAPDH6和NCI-H520-shRNA-GAPDH24细胞株胞质中细胞色素C的含量与对照组NCI-H520-shRNA-NC 相比显著增加(*p<0.05),NCI-H520-shRNA-NC 与野生型相比则无显著差异。5.NCI-H520-shRNA-GAPDH6 和 NCI-H520-shRNA-GAPDH24 细胞株中自噬蛋白Beclin 1的表达与阴性对照组细胞相比显著增加(*p<0.05)。结论:1.GAPDH敲降不影响四种细胞株中ATP的含量。2.GAPDH敲降促进了顺铂诱导的人肺鳞癌细胞NCI-H520的细胞凋亡。3.GAPDH敲降促进了Caspase-3的活化,抑制了 PARP活性,促进了 Bax的表达,抑制了 Bcl-xL、Bcl-2的表达。4.GAPDH敲降促进了细胞色素C从线粒体释放到胞质中。
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