人参根外囊泡的提取工艺及其抗肿瘤活性研究

来源 :长春中医药大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sdsdfe45
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目的:植物外囊泡是由植物细胞分泌的纳米级小囊泡,内含DNA、小RNA和蛋白质等物质,介导细胞间的通讯且可实现跨界基因表达调控。肝癌是我国常见的恶性肿瘤之一,现有肝癌治疗方法副作用大且效果不佳。本研究通过开展人参根外囊泡的研究确定人参根外囊泡的提取方法并对其进行鉴定、表征,同时考察人参根外囊泡的抗肿瘤活性,为植物外囊泡的研究提供新的思路和方法。方法:(1)采用经典提取方法提取人参根外囊泡,考察人参根外囊泡的提取工艺,通过透射电镜和NTA粒径分析对人参根外囊泡的形态及粒径进行鉴定,并采用Bradford法对人参根外囊泡中蛋白浓度进行测定。通过蛋白组学检测人参根外囊泡中蛋白种类,small RNA测序检测人参根外囊泡中小RNA种类及含量。(2)通过CCK8法对细胞进行筛选,采用Hoechst染色、JC-1染色、流式细胞术以及Western Blot等实验检测人参根外囊泡对肝癌细胞的凋亡及增殖的影响;采用划痕实验以及Transwell实验对肝癌细胞的迁移和侵袭进行考察。体内通过荧光摄取和种瘤体积变化验证人参根外囊泡对肿瘤的抑制作用。(3)通过流式细胞术筛选人参根外囊泡中的mi RNA;采用Gene Cards、mi RDB、THE HUMAN PROTEIN ATLAS三大数据库对人参根外囊泡中mi R-2118抗肝癌的靶基因进行筛选;利用免疫荧光、q RT-PCR、Western Blot以及圆二色谱等方法考察mi R-2118的抗肿瘤作用机制。结果:(1)从人参根中成功提取出天然人参外囊泡,透射电镜显示其为双层膜结构,NTA粒径检测其粒径在112.7nm范围占92.7%,证明外囊泡中多数为外泌体并且纯度较高。Bradford法测定人参根外囊泡蛋白浓度为2.9mg/kg。蛋白组学鉴定到人参根外囊泡中含有5585种蛋白,Small RNA测序鉴定到mi RNA、t RNA、sno RNA等多种RNA,其中包括9种mi RNA。从人参根皮中成功提取出天然人参外囊泡,透射电镜显示其为双层膜结构,NTA粒径检测其粒径在105.3nm范围占96.7%。(2)CCK8法筛选出人参根外囊泡给药后最敏感的细胞为肝癌BEL-7402细胞,通过体外实验显示人参根外囊泡能够促进肝癌细胞凋亡、抑制肝癌细胞增殖、迁移和侵袭。人参根外囊泡给药后肝癌细胞凋亡显著增加,细胞阻滞在S期,Western Blot结果显示人参根外囊泡可以增加BEL-7402和HCCLM3两种细胞Bax、Cyt C蛋白的表达,降低Caspase3、Bcl2蛋白的表达。体内实验结果显示人参根外囊泡在体内能明显抑制肿瘤生长。(3)在Gene Cards数据库中通过搜索“liver cancer”条目共搜索到疾病靶点16804个。根据mi R-2118的5’-3’序列TTTCCTATTCCACCCATCCCAT在mi RDB网站进行搜索得到靶基因共902个,取Target score≥90的基因共98个。将两个数据库得到的基因进行交集,共交集出4个基因,分别为TET2、TGFBR1、TGFBR2、JAK2。通过THE HUMAN PROTEIN ATLAS网站验证四种蛋白在正常肝细胞和肝癌细胞中的表达。数据库的结果显示在正常肝器官中TET2的RNA和蛋白均具有一定表达量,且相比于其他器官表达量较高。在肝癌中TET2的RNA和蛋白表达量非常低,其中在各癌症中RNA的表达量相较于其他癌症最低。Western Blot和免疫荧光结果显示TET2蛋白在LO2正常肝细胞中的表达量高于BEL-7402肝癌细胞中的表达量。TET2可催化LO2细胞中5-甲基胞嘧啶(5m C)依次氧化为5-羟甲基胞嘧啶(5hm C),最终导致DNA羟甲基化的发生,相反,在肝癌细胞BEL-7402中5hmc水平显著降低,5mc水平显著升高,这与肝癌细胞中TET2蛋白的降低相关。western blot检测了人参根外囊泡给药和mi R-2118转染肝癌细胞BEL-7402和HCCLM3后TET2的表达水平,与对照组相比人参根外囊泡处理和mi R-2118转染后TET2表达量上升且外囊泡给药组随着给药剂量的增加TET2的表达量也增加。免疫荧光结果显示人参根外囊泡给药后TET2的荧光增强,且5mc转化为5hmc由甲基化向羟甲基化发展。同样,mi R-2118转染后TET2的表达量同样呈上升趋势,荧光增强,5mc向5hmc转化,5hmc荧光增强。这一结果与Western Blot结果相一致。我们在进行验证,圆二色谱结果显示TET2基因的promoter区域选择两段富G碱基的序列TET2-1和TET2-2组成了两个G-四链体,表现出典型的CD反平行结构,正峰在295nm,负峰在265nm.以1:1比例使mi RNA-2118与TET2-1,TET2-2两段序列进行结合,发现mi RNA可以改变两条G-四链体的构型。TET2-1和TET2-2的CD光谱为平行的G-四峰,正峰在260nm,负峰在240nm。因此我们猜测mi RNA与TET2的5’端碱基相结合,使其富G碱基能够更好的形成G-四链体结构。结论:(1)采用经典的提取方法从新鲜的人参根中成功的提取出外囊泡,并通过透射电镜和NTA粒径检测确定其为外囊泡,同时对人参根不同部位的外囊泡进行提取。从不同部位考察人参根外囊泡的分布,并鉴定人参根外囊泡中蛋白及mi RNA的种类,为人参根外囊泡的研究提供参考。(2)人参根外囊泡具有良好的抗癌活性,通过对人肺癌、肝癌、结肠癌和胃癌四种细胞系进行筛选,确定其具有较强的抗肝癌活性。通过体内外实验进一步验证了人参根外囊泡的抗肿瘤作用,为接下来深入探讨人参根外囊泡的抗肝癌作用机制奠定基础。(3)通过筛选来自人参根外囊泡中的9种mi RNA进一步明确人参根外囊泡的抗肿瘤机制。我们证实了人参根外囊泡来源的mi R-2118能够影响细胞生长及转移等生物学过程,利用Gene Cards、mi RDB、THE HUMAN PROTEIN ATLAS三种数据库将mi R-2118与肝癌的靶点进行关联,筛选靶基因并进行验证。这一过程证实了人参根外囊泡及其来源的mi R-2118能够增加肝癌细胞种TET2基因的表达,促进5mc向5hmc转化,发生DNA羟甲基化。同时圆二色谱数据也表明mi R-2118能够增强TET2的G-四链体,进而促进TET2的转录。这些数据表明TET2在肝癌的发展过程中发挥关键作用,并代表一种新的治疗生物标志物,为进一步肿瘤的治疗及药物开发奠定基础。
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