钙激活氯通道TMEM16A功能特征以及与肿瘤细胞增殖的关系研究

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钙激活氯通道(CaCC)是一类阴离子通道,具有钙离子和电压依赖性。其组织分布广泛,参与了众多生理过程,如感觉传导、神经和心肌兴奋性调节、平滑肌收缩、腺体和上皮分泌以及抑制多精受精等,甚至可能参与细胞分裂周期与细胞增殖。钙激活氯通道生理病理意义如此重要,但直到2008年才有报道指出跨膜蛋白16A(TMEM16A)可能为组成钙激活氯通道的分子基础之一。这一发现对在特定细胞和组织中研究氯离子通道的生理病理相关问题及其作用机制提供了新的研究平台。在鉴定TMEM16A为CaCCs的分子基础后,很多实验小组着眼于研究TMEM16A的功能调节剂,并取得了一定的进展。但是目前还没有报道针对TMEM16A的特异性调节剂,筛选TMEM16A功能特异性的调节剂仍须努力。TMEM16A的功能调节剂的发现将为研发治疗高血压、疼痛、腹泻等疾病的药物提供支持。癌症一直是困扰人类生命健康的一大难题,离子通道与肿瘤的关系早就引起了人们的关注。近年来研究发现TMEM16A在非兴奋性组织起源的肿瘤中高表达,而在相同起源的正常组织低表达或不表达。TMEM16A在许多肿瘤组织中高表达,现已成为胃肠间质细胞瘤(GISTs)的标志基因。但是TMEM16A在肿瘤的发生发展过程中的作用及其作用机制尚不清楚。第一部分钙激活氯通道TMEM16A稳转细胞系的建立及其通道电生理特性研究目的:建立TMEM16A的稳转细胞系,研究表达的TMEM6A电生理学特性及药理学调节特征。方法:(1)目的基因经LipofectamineTM2000转染进入HEK293A细胞。用加入G418的培养基培养两周,挑选出单克隆细胞团。(2)利用Real-timePCR、Western blot以及patch clamp实验方法鉴定出阳性细胞株。(3)利用patch clamp观察TMEM16A的电生理学特性。(4)观察几种氯通道调节剂对TMEM16A电流的影响。结果:(1) Real-time PCR和Western blot实验结果表明与对照组细胞相比,转染目的基因TMEM16A的细胞株其mRNA和蛋白表达水平显著增高。(2) Patch clamp实验结果表明与对照组细胞相比,转染TMEM16A基因的细胞株有明显的钙依赖的外向整流的电流。全细胞记录模式下,细胞内自由钙离子浓度为600nM时,+100mV时的电流可达1nA以上。以上实验结果均证明了TMEM16A的稳转HEK293A细胞系已成功建立。(3)利用建好的TMEM16A稳转细胞系,采用patch clamp全细胞打孔模式记录TMEM16A电流,TMEM16A电流可被ATP (100μM)和ionomycin (2μM)激活。细胞外液Cl-替换为葡萄糖酸根时,TMEM16A电流基本消失,而当Cl-替换为F-、Br-、I-时,TMEM16A通道呈现对这些离子的不同通透性,通透程度顺序与报道的CaCC通道类似。(4)在TMEM16A稳转细胞株上,TMEM16A开放剂Eact可在无内Ca2+存在的情况下引发TMEM16A电流,其EC50=1.18μM。CaCC、TMEM16A抑制剂tannic acid和CaCCinh-A01分别抑制由Eact激活的TMEM16A电流,其IC50分别为13.87μM和7.11μM。结论:成功建立了TMEM16A的稳转细胞系。表达的TMEM16A电流特征与内源性钙激活氯通道(CaCC)相似。本细胞系为进一步研究TMEM16A功能调节和筛选功能特异性调节剂奠定了基础。第二部分肺腺癌A549细胞株TMEM16A电流特征及与细胞增殖的关系研究目的:观察A549细胞上是否存在TMEM16A通道表达,研究沉默TMEM16A通道后对A549细胞增殖的影响。方法:(1)利用Real-time PCR和Western blot实验技术观察在A549细胞上,是否有TMEM16A mRNA和蛋白表达。采用全细胞记录模式记录A549细胞上的TMEM16A电流。(2)用Gramicidin作打孔剂利用打孔膜片钳方法记录A549细胞上的电流。(3)替换细胞外液Cl-离子,观察不同阴离子对A549细胞上钙激活氯电流的影响。(4)利用MTT实验观察TMEM16A通道对细胞增殖的影响。结果:(1) Real-time PCR和Western blot实验技术证实在A549细胞上存在有TMEM16A mRNA和蛋白的表达。全细胞记录模式下,记录到A549细胞有一明显钙依赖的外向整流电流。(2)利用Gramicidin做打孔剂,ATP(100μM)和ionomycin(2μM)均可激活电流。采用全细胞打孔记录模式,细胞外液Cl-替换为葡萄糖酸根时,电流基本消失,而当其替换为F-、Br-、I-时,电流也呈现不同变化,与TMEM16A电流特征吻合。以上实验结果表明A549存在功能性CaCC/TMEM16A。(3)利用RNAi干扰抑制TMEM16A后,观察到A549细胞的增殖速度明显变慢。表明TMEM16A对肿瘤细胞的增殖过程有影响。结论:TMEM16A可能是A549细胞中CaCC的分子基础。CaCC/TMEM16A在A549细胞的增殖中发挥重要作用。
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