HPV E6/E7通过表观修饰增加Gα12表达导致宫颈癌侵袭能力增强

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宫颈癌是女性最常见的恶性肿瘤之一,它具有很高的发病率和死亡率。宫颈癌的发病年龄存在明显的地区及国家差异。人类乳头瘤病毒(Human papilloma virus,HPV)感染是子宫颈癌发病的主要原因。HPV感染分为两类:致癌型感染和非致癌型感染。致癌型HPV感染如何导致宫颈癌的发生是一个非常复杂的过程,涉及众多致癌基因或抑癌基因的异常表达。近年来,有报道在国外的普通人群中,宫颈癌的发病率有下降趋势,但是在一些发展中的国家,尤其在我国由于HPV感染人数的增多,宫颈癌的发病率及死亡率有所增加且有年轻化的趋势。  HPV致宫颈癌的发病机制主要有两种,即通过E6蛋白和E7蛋白发挥致癌作用。E6病毒蛋白通过泛素化抑制抑癌因子P53的功能;E7病毒蛋白通过与活化的pRB结合促进E2F因子的释放,利于病毒DNA的扩增。HPV E6和E7蛋白不仅可以灭活主要的肿瘤抑制因子,p53和pRB,还可以启动其他众多的生物活性。越来越多的证据表明HPV也影响宿主细胞的表观基因组。总体来说,HPV感染与宫颈癌的发生和宿主自身的免疫系统和调控机制相关。  目前,宫颈癌的治疗仍是以早期手术为主,中晚期放疗、化疗、生物免疫治疗等为辅的综合治疗,这对于早期患者疗效显著,但对于局部晚期及晚期宫颈癌,转移及复发仍是宫颈癌患者治疗失败和死亡的主要原因。因此,抑制肿瘤转移是治疗宫颈癌患者的一种辅助策略。如何抑制肿瘤的转移和复发是宫颈癌治疗中的一项重要任务。目前宫颈癌的侵袭和转移中的分子作用机制尚未完全确定,加强宫颈癌转移机制的基础研究,阐明宫颈癌侵袭的具体分子机制,对于宫颈癌转移进行早期的预测及诊断,及对于宫颈癌预后的评估和提高宫颈癌的治愈率并降低其死亡率都有着重要的临床意义,确定这些分子机制可能为治疗宫颈癌患者提供潜在的诊断和治疗的靶点。  G蛋白偶联受体(GPCR)信号传导途径在细胞发育、生理和疾病中都起着关键作用。目前为止,已发现的GPCRs已有2000多种。G蛋白偶联受体信号通路对于细胞的增殖和迁移调控作用明显。GPCRs与G蛋白结合产生多种生物学效应,调控着人体极为广泛的生理及病理过程,并与人类众多肿瘤的发生、增殖都有着密切的关系。GPCR通过异源三聚体G蛋白传递细胞外信号,该蛋白由三个主要亚基Gα,Gβ和Gγ组成。其中Gα亚基分为四个亚科,即Gs,Gi,Gq/11,G12/13。研究证明Gα12在各种生理和病理过程中均发挥着重要的作用,如细胞的生长和增殖,细胞骨架的重排,细胞极性,细胞的黏附、细胞的迁移和转移。特别是Gα12已被证实在癌症的发生和发展中发挥着关键的作用,在很大程度上是由于其在肿瘤细胞转化中的作用。然而目前Gα12蛋白在宫颈癌中的作用还是未知的。  在此基础上,我们进行此项研究的目的是探讨Gα12蛋白在宫颈癌中的作用及可能存在的作用机制。这有助于确立Gα12是否能成为新的宫颈癌诊断标志物、临床分期参考指标及药物治疗靶点,并对理解宫颈癌浸润转移的机制具有重要的基础和临床价值。也为宫颈癌新药的开发及疾病的个性化治疗夯实了基础。  第一部分 宫颈癌组织中Gα12的表达分析  目的:分析Gα12在不同宫颈癌组织中的表达情况。  方法:收集宫颈癌临床病例及组织标本,荧光定量PCR和免疫组化实验检测不同宫颈癌组织中Gα12的表达,生存曲线分析。  结果:Gα12在正常组织中的表达显著低于病变组织(CIN)和宫颈癌组织中的表达,Gα12基因在宫颈癌组织和病变组织中高表达,且Gα12在HPV阳性组织中的表达显著高于HPV阴性组织。Gα12高表达的宫颈癌患者整体生存率显著低于Gα12低表达的宫颈癌患者,Gα12高表达与宫颈癌患者的不良预后相关。  小结:Gα12在宫颈癌组织和病变组织中高表达,且Gα12在宫颈癌HPV阳性组织中的表达显著高于HPV阴性组织。  Gα12高表达的宫颈癌患者整体生存率显著低于Gα12低表达的宫颈癌患者,Gα12高表达与宫颈癌患者的不良预后相关。  第二部分 Gα12介导的RhoA/ROCK-JNK信号通路在宫颈癌侵袭中的作用  目的:检测End1细胞株、Caski细胞株、Hela细胞株和C33A细胞株中Gα12的表达情况。检测Gα12过表达对宫颈癌细胞增殖和侵袭的影响。  方法:宫颈癌细胞的培养。Gα12基因过表达腺病毒载体构建。Western blot实验检测Gα12过表达细胞转染效率。CCK-8实验和Transwell实验检测细胞活力和侵袭能力。  结果:与正常宫颈细胞End1相比,Gα12/Gα13在Caski细胞株、Hela细胞株和C33A细胞株中高表达。在两种宫颈癌Caski、HeLa细胞中Gα12/Gα13过表达并没有引起细胞增殖的显著差异。Transwell实验结果表明,Gα12/Gα13过表达可以显著增强Caski和HeLa细胞的侵袭能力。Gα12/Gα13过表达能够激活RhoA蛋白,促进RhoA与GTP的结合。C3毒素可以完全阻断Gα12信号刺激的宫颈癌Caski和HeLa细胞的侵袭。Gα12过表达可以诱导JNK和c-Jun的磷酸化,这种诱导作用可以被JNK活化抑制剂SP600125和ROCK抑制剂Y27632迅速、有效地阻断。  小结:Gα12/Gα13在Caski细胞株、Hela细胞株和C33A细胞株中高表达。  Gα12/Gα13过表达对Caski和HeLa细胞增殖没有显著影响。  Gα12/Gα13过表达可以显著增强Caski和HeLa细胞的侵袭能力。C3毒素可以完全阻断Gα12信号刺激的宫颈癌Caski和HeLa细胞的侵袭。  Gα12/Gα13过表达能够激活RhoA蛋白,促进RhoA与GTP的结合。  Gα12过表达可以诱导JNK和c-Jun的磷酸化,激活RhoA/ROCK-JNK信号通路。  第三部分 E6/E7介导组蛋白乙酰化调控Gα12基因表达  目的:检测E6/E7过表达对Gα12的影响。  方法:构建E6/E7过表达细胞株。Western blot实验检测细胞株转染效率。染色质免疫共沉淀(CHIP)实验检测Gα12与NFYA的结合。Western blot实验检测E6/E7过表达对Gα12和NFYA的影响。  结果:构建了E6/E7过表达细胞株。Western blot结果表明,E6/E7过表达可以促进Gα12和NFYA的表达。生物信息学分析显示Gα12与NFYA之间呈正相关。CHIP实验结果发现,NFYA可以与Gα12结合促进其基因表达。E6/E7过表达可以显著降低去乙酰化酶基因的表达,升高HAT5基因(编码乙酰化酶)的表达。E6/E7过表达可以促进Gα12、乙酰化H3K4和HAT5蛋白的表达,MG149抑制剂能够抑制Gα12和乙酰化H3K4的蛋白水平,但是对HAT5蛋白的表达没有影响。  小结:E6/E7过表达可以促进Gα12和NFYA的表达。  NFYA可以与Gα12结合促进其基因表达。  E6/E7过表达可以促进Gα12、乙酰化组蛋白H3K4和HAT5蛋白的表达,MG149抑制剂能够抑制Gα12和乙酰化H3K4的蛋白水平。  组蛋白H3K4乙酰化调控Gα12基因表达。  结论:Gα12基因在宫颈癌组织和病变组织中高表达,在Caski细胞株、Hela细胞株和C33A细胞株中高表达。Gα12高表达与宫颈癌患者的不良预后相关。  Gα12高表达可以显著增强Caski细胞和HeLa细胞的侵袭能力。  Gα12高表达可以激活RhoA蛋白,促进RhoA与GTP的结合。Gα12过表达可以诱导JNK和c-Jun的磷酸化,激活RhoA/ROCK-JNK信号通路。  E6/E7过表达可以促进Gα12、乙酰化组蛋白H3K4和HAT5蛋白的表达,组蛋白H3K4乙酰化调控Gα12基因表达。
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