长链非编码RNA LOC728228作用机制的探索

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背景与目的:  肺癌是世界常见的恶性肿瘤之一。近年来,许多国家都报道肺癌的发病率和死亡率明显增加。据2008年世界卫生组织研究表明:全球男性肺癌发病率和死亡率均占所有恶性肿瘤的第一位,女性肺癌发病率占第四位,死亡率占第二位。虽然目前肺癌诊断和治疗已取得了很大的进步,但其5年生存率仍然很低。多年来的研究表明,肺癌发病是一个多基因参与、多步骤的复杂病变过程,先是产生组织学上可以辨认的癌前病变,最后导致侵袭性肿瘤产生。细胞遗传学和分子生物学研究表明,多个癌基因、抑癌基因在肺癌的发生发展过程起决定性作用,如ras家族、myc家族、EGFR、c-erbB-2、Bcl-2、c-fos等癌基因,他们的突变或扩增会促进细胞恶性增殖,导致肺癌发生,而p16、RB、p53等抑癌基因,其表达可抑制细胞增殖,但在肺癌中,他们通常因突变而失活或因基因丢失而失去表达,同样促进了肺癌的发生。  人类基因组计划完成了人类基因组近30亿个核苷酸碱基的序列测定,确定了约3万个蛋白编码基因,发现蛋白编码基因只占基因组的约2%。大规模转录组分析发现,人类基因组大多区域具有转录活性,除蛋白编码基因外,剩下的区域也可发生转录,其转录产物大多为非编码RNA。这些非编码RNA起初被认为是基因组转录的“噪音”,不具有生物学功能。近年来,越来越多的研究表明,非编码RNA转录本在细胞和生物体的各个调控途径中发挥着重要作用,不断有研究发现具有重要生物学功能的非编码RNA。这些非编码RNA可分为miRNA、piRNA、snoRNA和长链非编码RNA(longnoncodingRNA,lncRNA)等。  长链非编码RNA,是一类长度超过200个核苷酸,但不具有蛋白编码能力的RNA。它们是非编码RNA中最大的一类。随着一些lncRNA的重要功能的阐释,对lncRNA的研究也得到了人们的重视。近几年大量的研究表明lncRNA具有广泛的生物学作用,它可在表观遗传调控、转录调控以及转录后调控等多种水平上调节基因的表达。研究还发现部分lncRNA与癌症的发生发展密切相关。一些lncRNA的表达具有肿瘤特异性,可作为肿瘤诊断和治疗新的分子标志物,如lncRNAPCA3在前列腺癌中高度过表达,可作为前列腺癌高度特异的核酸分子标志物,其特异性高于血清前列腺癌特异性抗原(PSA),现在已经被开发成临床的商业化试剂盒;还有一些lncRNA在肿瘤发生发展过程中发挥着举足轻重的作用,被认为癌基因或抑癌基因,如H19、HOTAIR、PCGEM1等。也有不少肺癌相关的lncRNA与的报道,如MALAT1、MEG3、SCAL1等也与肺癌相关。目前lncRNA相关研究较多,但大部分的lncRNA功能仍然未知,其作用机制的相关研究则更为稀少,仅少数lncRNA的机制得到了一定程度的阐释,因此寻找具有重要功能的lncRNA并探索它们的作用机制非常重要,尤其是寻找与肿瘤相关的lncRNA,可极大地促进人们对肿瘤发生发展的认识。在本课题研究中,我们寻找与肺癌相关的lncRNA,并进一步探索它们的功能和可能的作用机制。  之前我们实验室的一些研究结果表明,lncRNALOC728228在肺癌16HBE-T和A549细胞中高表达,下调LOC728228的表达会导致细胞增殖抑制,且细胞出现周期G0/G1期阻滞,但细胞凋亡并不受影响。稳定下调LOC728228的表达会导致肿瘤细胞克隆形成能力减弱,细胞侵袭转移能力减弱,且在裸鼠成瘤实验中,LOC728228表达下调的肿瘤细胞形成的肿瘤体积较小,生长较慢等,说明LOC728228在肺癌细胞中具有类似于癌基因的功能。  本文针对LOC728228的以上功能,探索它可能的作用机制。结果表明LOC728228不具有顺式作用功能,且其RNA主要分布于细胞浆,说明它可能在细胞浆中发挥作用。由于它的下调导致细胞周期阻滞,因此检测了周期相关基因的表达,发现LOC728228下调后,cyclinD1下调明显,而下调cyclinD1确实可导致细胞增殖抑制和细胞周期G0/G1期阻滞。说明LOC728228可能是通过调节cyclinD1来发挥作用的,但其具体的调节机制还不清楚。  方法:  1.定量RT-PCR检测基因表达siLOC728228-2转染16HBE-T细胞,用SYBRGreen染料法对LOC728228邻近基因进行qRT-PCR定量检测。  2.LOC728228胞浆胞核分布按AmbionPariskit试剂盒说明书进行操作,分别提取16HBE-T细胞核和细胞浆RNA,并用qRT-PCR检测LOC728228在胞浆、胞核中的相对表达。  3.siRNA瞬时转染用Lipofectamine-2000将siRNA按说明书的转染步骤导入16HBE-T细胞,用qRT-PCR定量检测siRNA敲除效果,并确定其有效序列和最佳转染浓度。  4.细胞增殖实验96孔板每孔接种3×103个细胞,24小时后转染siRNA,分别于转染24h、48h和72h后用CCK-8试剂盒检测细胞增殖能力。  5.细胞周期实验6孔板种板,每孔10万个细胞,24小时后转染siRNA,转染48h后收集细胞,70%酒精固定过夜,PI染色,用流式细胞仪检测细胞周期。  6.统计分析采用SPSS13.0进行统计分析。所有试验数据均至少3次重复,数据以x?s表示。两组间比较双侧t检验,3组以上的比较采用单因素方差分析,所有检验均以双侧P﹤0.05为差异有统计学意义。  结果:  1.下调LOC728228后,其邻近基因的表达变化用siLOC728228-2干扰序列转染16HBE-T细胞,处理48小时后,qRT-PCR检测发现,LOC728228的表达下调明显,其大部分邻近基因的表达与对照组相比不具有统计学差异,部分基因表达出现改变,与对照组相比具有统计学差异(p<0.05),但差异均小于2倍。  2.LOC728228基因的胞浆胞核分布qRT-PCR检测目的基因和多个内参基因,结果表明,内参基因的胞浆胞核比均与实际情况相符,目的基因LOC728228第一对引物检测的胞浆胞核比为3.00±0.81,第二对引物检测的比值为3.13±0.94。  3.用siRNA敲除目的基因后的表达变化分别用3个siCCND1序列转染处理16HBE-T细胞48h后,qRT-PCR检测cyclinD1的表达,结果表明siCCND1-1和siCCND1-3在16HBE-T细胞中抑制cyclinD1的效果较好,与16HBE-T和NC组相比差别有统计学意义(P<0.01)。siCCND1-1的最佳使用浓度为30nmol/l,siCCND1-3的最佳使用浓度为50nmol/l,两者干扰效率都达到85%以上,与16HBE-T和NC相比差别有统计学意义(P<0.01)。  4.转染后细胞增殖能力改变用siCCND1-1和siCCND1-3分别转染16HBE-T细胞,48h、72h细胞活力出现明显下降,与空白对照组和NC相相比差别具有统计学意义(P<0.05)。48h细胞活力分别为(0.29±0.02)和(0.28±0.03),72h细胞活力分别为(0.43±0.05)和(0.39±0.01)。  5.转染后细胞周期改变分别用siCCND1-1和siCCND1-3转染处理16HBE-T细胞48h后,与空白对照组和NC组相比,转染siCCND1组细胞出现G0/G1期阻滞。细胞G0/G1期分别由69.64%上升至79.35%、82.61%,而S期分别由27.22%下降至16.96%、14.88%,与空白对照组和NC组相比差别具有统计学意义(P<0.05)。  结论:  1.lncRNALOC728228不具有顺式作用功能。  2.lncRNALOC728228的转录产物主要分布于胞浆中。  3.下调LOC728228后,cyclinD1mRNA也出现下调。  4.下调cyclinD1导致细胞增殖抑制和细胞周期G0/G1期阻滞,LOC728228可能是通过调节cyclinD1的表达发挥作用。
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