细胞恶性转化相关差异m6A RNA甲基化基因筛选及其功能研究

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背景:化学致癌物在人类职业和环境中广泛存在,并与肺、肾及前列腺等多种器官肿瘤的发生有关。多项研究结果显示表观遗传学改变在化学致癌物导致的癌变过程中起着重要作用。m6A(N6-methyladenosine)是近年来揭示的一种重要的RNA表观遗传修饰,其广泛存在于哺乳动物mRNA中,可能与RNA的转录、加工、转运、翻译、降解等多个过程相关。大量研究表明,m6ARNA甲基化通过调控RNA加工、代谢而参与细胞分化、精子生成、胚胎发育、脂肪代谢、神经信号传导、免疫耐受、细胞癌变等多种生理和病理过程。但作为表观遗传研究中一种新的调控机制,m6A在肿瘤发生特别是化学致癌物诱导肿瘤发生过程中的作用尚未阐明。
  目的:利用人上皮细胞恶性转化模型筛选证实化学致癌物诱导人上皮细胞恶性转化相关的差异RNA甲基化基因;揭示关键差异甲基化基因在细胞恶变、肿瘤发生发展中的作用及分子机制,深入研究m6ARNA甲基化调控RNA代谢的生物学效应及在化学致癌物诱导的细胞恶变中作用及分子机制,为临床中寻找新的肿瘤生物学标记物提供理论依据。
  方法:通过细胞染毒的方法,向培养液中加入终浓度为10umol/L的氯化镉(CdCl2),人膀胱上皮细胞株(SV-HUC-1)持续培养16周;人前列腺上皮细胞株(RWPE-1)持续培养10周。MTS检测细胞增殖能力变化,皮下注射免疫缺陷鼠检测细胞成瘤能力,比色法检测细胞总体m6A水平,应用以抗m6A抗体结合N6-甲基腺嘌呤为基础的免疫沉淀方法富集含有m6A位点的mRNA片段进行高通量测序(MeRIP-seq),生物信息学分析差异RNA甲基化基因,qRT-PCR检测mRNA表达水平以验证m6A变化。WesternBlot检测细胞中目的蛋白的表达情况,利用慢病毒系统在SV-HUC-1细胞中过表达CDCP1,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术在T24细胞中敲除CDCP1,流式细胞术检测细胞周期、凋亡情况,划痕实验检测细胞迁移能力。
  结果:
  1.成功构建了化学致癌物氯化镉诱导的膀胱和前列腺上皮细胞来源的恶性转化细胞模型。
  2.比色法检测显示化学致癌物诱发上皮细胞恶性转化前后,细胞总m6A水平没有明显改变。
  3.分析了多种恶性转化细胞模型的m6A甲基化谱,并筛选出其中共同差异m6ARNA甲基化基因,其中m6A上调基因包括ACTN1、PLEC、SNRNP70、C6orf62、LMNA、CDCP1、FAM83H等,下调基因包括EIF5B、PA2G4、SRSF11、TCERG1、TPM4。
  4.CDCP1蛋白在膀胱上皮细胞恶性转化后及多种膀胱癌细胞株中高表达。
  5.构建了稳定过表达CDCP1的SV-HUC-1和稳定敲除CDCP1的T24细胞株。细胞划痕实验结果显示,过表达CDCP1的SV-HUC-1细胞迁移能力增强,敲除CDCP1的T24细胞迁移能力减弱;同时,过表达和敲除CDCP1后,MTS实验检测细胞增殖能力没有明显改变;流式细胞术检测周期、凋亡情况没有明显改变。
  6.与对照组相比,SV-HUC-1过表达CDCP1后Src表达水平不变,而磷酸化Src表达上升;T24在敲除CDCP1后Src表达不变,磷酸化Src表达下降。
  结论:
  1.在化学致癌物诱发上皮细胞恶性转化的过程中,转录组整体m6ARNA甲基化水平没有发生明显改变。
  2.高通量筛选出了4种恶性转化细胞模型中的共同差异甲基化基因,其中m6A上调基因包括ACTN1、PLEC、SNRNP70、C6orf62、LMNA、CDCP1、FAM83H等,下调基因包括EIF5B、PA2G4、SRSF11、TCERG1、TPM4;其中CDCP1在细胞恶性转化后其mRNA3′UTR区域m6A水平升高。
  3.CDCP1在膀胱上皮细胞恶性转化后以及在膀胱癌中高表达,CDCP1蛋白通过激活Src信号通路促进膀胱癌的发生和转移。
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