劉曉娟,王 靜,張 娟,高月月,王 虹
(河北北方學(xué)院附屬第一醫(yī)院婦產(chǎn)科, 河北 張家口 075000)
宮頸癌是嚴重威脅女性生命健康的常見惡性腫瘤。據(jù)報道,全球每年宮頸癌新發(fā)病例高達50萬人,約有23萬人死于宮頸癌[1]。近年來,宮頸癌患者的死亡率在一定程度上有所降低,但患者預(yù)后依然較差[2]。基因表達紊亂是腫瘤發(fā)生的根本原因[3],因此,從基因水平探討宮頸癌的發(fā)病機制,可為該疾病的診斷和治療提供新靶點。長鏈非編碼RNA(long noncoding RNA,lncRNA)是一類長度大于200個核苷酸的非編碼RNA,參與細胞的生物學(xué)特性,調(diào)控腫瘤發(fā)生中的基因表達[4-5]。近年來發(fā)現(xiàn)Linc00152在多種腫瘤中表達異常,參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展,如胃癌組織中Linc00152表達升高,下調(diào)Linc00152表達可抑制胃癌細胞的增殖和遷移[6]。Linc00152在結(jié)直腸癌細胞中表達升高,沉默Linc00152可抑制結(jié)直腸癌細胞的增殖并促進其凋亡[7]。然而,Linc00152在宮頸癌細胞中表達及分子機制的相關(guān)研究還很少見。lncRNA調(diào)控細胞增殖、凋亡、遷移等生物學(xué)過程的機制與其調(diào)控下游微小RNA(microRNAs,miRNAs,miR)的表達有關(guān)[8]。研究顯示,miR-376c在宮頸癌組織和細胞中表達下調(diào),上調(diào)miR-376c表達可抑制宮頸癌細胞增殖和侵襲[9]。生物信息學(xué)顯示,Linc00152與miR-376c-3p存在結(jié)合位點,推測Linc00152能靶向調(diào)控miR-376c-3p表達。本研究主要探討了Linc00152低表達或miR-376c-3p過表達對宮頸癌細胞生長、凋亡和放射敏感性的影響以及Linc00152與miR-376c-3p之間的調(diào)控關(guān)系,以期為宮頸癌的治療提供新方向。
人宮頸癌細胞HeLa和SiHa以及正常宮頸細胞Ect1/E6E7購自中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院細胞資源中心。胎牛血清(fetal bovine serum,FBS)和RPMI-1640培養(yǎng)基購自HyClone;LipofectamineTM2000試劑盒購自上海瓦蘭生物科技有限公司;TRIzol試劑、反轉(zhuǎn)錄試劑盒和PCR試劑盒購自TaKaRa;引物序列由上海生共生物工程技術(shù)服務(wù)公司設(shè)計并合成;BCA蛋白測定試劑盒購自碧云天公司;抗Bcl-2、Bax和GAPDH抗體購自Santa Cruz;HRP標記的 II 抗和螢光素酶檢測試劑盒購自武漢艾美捷科技有限公司。
2.1細胞培養(yǎng) 復(fù)蘇宮頸癌細胞HeLa和SiHa以及正常宮頸細胞Ect1/E6E7,加入含體積分數(shù)為10%胎牛血清的RPMI-1640培養(yǎng)基,置于37 ℃、體積分數(shù)為5% CO2、濕度97%的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。細胞每2~3 d換1次液,融合至80%左右時,胰酶消化,用于后續(xù)試驗或進行傳代培養(yǎng)。
2.2RT-qPCR檢測Linc00152和miR-376c-3p的表達 TRIzol試劑提取細胞中總RNA,具體操作參照RNA提取試劑盒操作說明書。NanoDrop分光光度計檢測總RNA的濃度和純度,A260/A280比值在1.8~2.0之間時,采用反轉(zhuǎn)錄試劑盒將RNA反轉(zhuǎn)錄為cDNA,-20 ℃保存?zhèn)溆谩R詂DNA為模板,進行PCR擴增:95 ℃預(yù)變性5 min;95 ℃變性10 s,60 ℃退火60 s,72 ℃延伸30 s,共進行40個循環(huán)。Linc00152的上游引物序列為5′-ACAAGCGGTGCCTGAGCC-3′,下游引物序列為5′-CCGACTCTCCTACACATCCACAG-3′;miR-376c-3p的上游引物序列為5′-AACATAGAGGAAATTCCACG-3′,下游引物序列為5′-TGCGCAAGCTCTGACGCGCT-3′;GAPDH的上游引物序列為5′-GTCAACGGATTTGGTCTGTATT-3′,下游引物序列為5′-AGTCTTCTGGGTGGCAGTGAT-3′;U6的上游引物序列為5′-CGCAAGGATGACACGCAAATTC-3′,下游引物序列為5′-CCGATGCACGTGCTGTCGTCAACG-3′。Linc00152以GAPDH為內(nèi)參照,miR-376c-3p以U6為內(nèi)參照, 采用2-ΔΔCt法計算Linc00152和miR-376c-3p的相對表達水平。每個樣品重復(fù)3次。
2.3細胞轉(zhuǎn)染 取約5×105個對數(shù)生長期的HeLa細胞,接種在6 cm培養(yǎng)皿中,培養(yǎng)24 h。采用LipofectamineTM2000將si-NC、si-Linc00152-1和si-Linc00152-2分別轉(zhuǎn)染至HeLa細胞,標記為si-NC組、si-Linc00152-1組和si-Linc00152-2組;將pcDNA3.1 和pcDNA3.1-Linc00152分別轉(zhuǎn)染至HeLa細胞,標記為pcDNA3.1組和pcDNA3.1-Linc00152組;將miR-NC和miR-376c-3p mimics分別轉(zhuǎn)染至HeLa細胞,標記為miR-NC組和miR-376c-3p組。以不轉(zhuǎn)染的細胞作為空白對照組。轉(zhuǎn)染6 h后,更換新鮮培養(yǎng)基,轉(zhuǎn)染48 h后收集各組細胞,用于后續(xù)實驗。
2.4MTT法檢測細胞活力 調(diào)整細胞濃度為2.5×107/L,每孔200 μL,接種于96孔板中,于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。分別培養(yǎng)24 h、48 h和72 h后,MTT法檢測490 nm處的A值。
2.5流式細胞術(shù)檢測細胞凋亡 采用annexin V-FITC/PI雙染法檢測HeLa細胞凋亡。取各組處理后的細胞,PBS清洗后,加入500 μL Binding Buffer重懸細胞,加入5 μL annexin V-FITC,混合均勻。再加入5 μL PI,混合均勻,室溫條件避光孵育10 min,流式細胞術(shù)檢測HeLa細胞凋亡的百分比。實驗重復(fù)3次。
2.6Western blot檢測蛋白表達 取各組處理后的細胞,加入RIPA蛋白裂解液,置于冰上充分裂解。12 000 r/min、4 ℃離心10 min,收集上清液,BCA法測定蛋白含量。10% SDS-PAGE分離蛋白,分離后,電轉(zhuǎn)移至PVDF膜,5%脫脂牛奶室溫封閉1 h。TBST洗膜后,分別加入抗cyclinD、P21、Bcl-2和Bax抗體,4 ℃搖床孵育12 h。TBST洗膜后,加入HRP標記的 II 抗,室溫孵育1 h。TBST再次洗膜后,加入ECL發(fā)光液顯影,凝膠成像系統(tǒng)拍照,ImageJ軟件分析蛋白條帶灰度值。
2.7集落形成實驗檢測細胞的放射敏感性 取含200~1 000個HeLa的細胞懸液,等密度梯度接種于6孔板中,分別用0、2、4、6和8 Gy劑量的放射線照射細胞,源靶距15 cm,單次照射。照射后,細胞繼續(xù)。待細胞出現(xiàn)集落后,吸棄培養(yǎng)基,加入甲醛固定10 min,結(jié)晶紫染色20 min,顯微鏡觀察并計算細胞數(shù)超過50個的細胞集落。依據(jù)單擊多靶模型,使用GraphPad Prism 5.0軟件繪制細胞存活曲線。
2.8雙螢光素酶報告基因?qū)嶒?對數(shù)生長期的HeLa細胞接種于24孔板中,細胞融合至60%時,更換無血清培養(yǎng)基,采用采用LipofectamineTM2000分別共轉(zhuǎn)染W(wǎng)T-Linc00152、MUT-Linc00152與miR-NC或miR-376c-3p mimics。每組設(shè)置3個復(fù)孔。轉(zhuǎn)染6 h后,更換新鮮培養(yǎng)基,轉(zhuǎn)染48 h后,按照雙螢光素酶報告基因?qū)嶒炘噭┖胁僮髡f明書,檢測螢光素酶活性。
采用SPSS 22.0軟件對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。以均數(shù)±標準差(mean±SD)表示計量資料,兩組間比較采用獨立樣本t檢驗,多組間比較采用單因素方差分析。以P<0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
RT-qPCR檢測宮頸癌細胞HeLa和SiHa及正常宮頸細胞Ect1/E6E7中Linc00152及miR-376c-3p的表達水平,結(jié)果顯示與Ect1/E6E7細胞比,HeLa和SiHa細胞中的Linc00152水平均明顯升高(P<0.05),miR-376c-3p水平均明顯降低(P<0.05),見圖1,說明宮頸癌細胞中Linc00152表達上調(diào),miR-376c-3p表達下調(diào)。由于HeLa細胞的Linc00152和miR-376c-3p表達比SiHa細胞變化大,因此,后續(xù)選擇HeLa細胞用于生物學(xué)特性研究。
Figure 1. The expression levels of Linc00152 and miR-376c-3p in the cervical cancer cells were detected by RT-qPCR. Mean±SD.n=12.*P<0.05vsEct1/E6E7 group.
圖1 Linc00152和miR-376c-3p在宮頸癌細胞系中表達水平的比較
RT-qPCR檢測結(jié)果顯示,與si-NC組比,si-Linc00152-1組和si-Linc00152-2組HeLa細胞的Linc00152水平明顯降低(P<0.05),并且si-Linc00152-1組的Linc00152水平低于si-Linc00152-2組,因而后續(xù)選擇轉(zhuǎn)染si-Linc00152-1抑制HeLa細胞中Linc00152表達,見圖2A。MTT結(jié)果顯示,si-Linc00152組的HeLa細胞分別培養(yǎng)24 h、48 h和72 h,其A值低于si-NC組,說明抑制Linc00152表達可降低HeLa細胞的活力,見圖2B。流式細胞術(shù)檢測結(jié)果顯示,si-Linc00152組的HeLa細胞凋亡率明顯高于si-NC組(P<0.05),說明抑制Linc00152表達可促進HeLa細胞凋亡,見圖2C。Western blot結(jié)果顯示,與si-NC組比,si-Linc00152組HeLa細胞中cyclin D和Bcl-2蛋白水平明顯降低,P21和Bax蛋白水平明顯升高(P<0.05),說明抑制Linc00152表達可影響細胞周期和凋亡相關(guān)蛋白的表達,見圖2D。
生存分數(shù)曲線顯示,隨著放射線照射劑量的增加,HeLa細胞的生存分數(shù)降低。相同劑量放射線照射時,si-Linc00152組細胞生存分數(shù)顯著低于si-NC組(P<0.05),說明抑制Linc00152表達可增強HeLa細胞的放射敏感性,見圖3。
Figure 2. The effect ofLinc00152expression knock-down on the viability and apoptosis of HeLa cells. A: the expression of Linc00152 in the HeLa cells after transfected with si-Linc00152; B: the effect ofLinc00152expression knock-down on the viability of HeLa cells detected by MTT assay; C: the effect ofLinc00152expression knock-down on the apoptosis of HeLa cells; D: the effect ofLinc00152expression knock-down on the expression of cell cycle- and apoptosis-related proteins in the HeLa cells. Mean±SD.n=9.*P<0.05vssi-NC group.
圖2 敲減Linc00152的表達對HeLa細胞活力和凋亡的影響
Figure 3. The effect ofLinc00152expression knock-down on survival fraction of HeLa cells. Mean±SD.n=9.*P<0.05vssi-NC group.
圖3 敲減Linc00152的表達對HeLa細胞存活分數(shù)的影響
生物信息學(xué)檢索靶基因顯示,Linc00152與miR-376c-3p存在可結(jié)合位點,見圖4A。雙螢光素酶報告基因?qū)嶒灲Y(jié)果顯示,對HeLa細胞中共轉(zhuǎn)染W(wǎng)T-Linc00152與miR-376c-3p mimics 的螢光素酶活性顯著低于共轉(zhuǎn)染W(wǎng)T-Linc00152與miR-NC的螢光素酶活性,而共轉(zhuǎn)染MUT-Linc00152與miR-376c-3p和共轉(zhuǎn)染MUT-Linc00152與miR-NC的螢光素酶活性差異無統(tǒng)計學(xué)顯著性,說明Linc00152靶向調(diào)控miR-376c-3p的表達,見圖4B。將pcDNA3.1和pcDNA3.1-Linc00152分別轉(zhuǎn)染至HeLa細胞,RT-qPCR檢測結(jié)果顯示pcDNA3.1-Linc00152組HeLa細胞中miR-376c-3p的表達水平顯著低于pcDNA3.1組(P<0.05),進一步說明HeLa細胞中Linc00152 對miR-376c-3p的表達存在負調(diào)控效應(yīng),見圖4C。
Figure 4. Linc00152 targeted and regulated miR-376c-3p expression. A: Linc00152 has a binding site in the nucleotide sequence for miR-376c-3p; B: dual-luciferase reporter assay; C: the expression levels of miR-376c-3p in the HeLa cells after Linc00152 up-regulation or down-regulation. Mean±SD.n=9.*P<0.05vsmiR-NC group;&P<0.05vspcDNA3.1 group;#P<0.05vssi-NC group.
圖4 Linc00152靶向調(diào)控miR-376c-3p表達
將miR-NC和miR-376c-3p mimics分別轉(zhuǎn)染至HeLa細胞, RT-qPCR結(jié)果顯示,miR-376c-3p組的HeLa細胞中miR-376c-3p的表達水平顯著高于miR-NC組(P<0.05),說明轉(zhuǎn)染成功,見圖5A。MTT實驗結(jié)果顯示,miR-376c-3p組HeLa細胞的活力顯著低于miR-NC組(P<0.05),見圖5B。流式細胞術(shù)分析結(jié)果顯示,miR-376c-3p組HeLa細胞的凋亡率顯著高于miR-NC組(P<0.05),說明過表達miR-376c-3p能夠促進HeLa細胞凋亡,見圖5C。Western blot結(jié)果顯示,與miR-NC組比,miR-376c-3p組的HeLa細胞中cyclin D和Bcl-2的蛋白水平顯著降低,P21和Bax的蛋白水平顯著升高(P<0.05),說明過表達miR-376c-3p可能通過調(diào)節(jié)細胞周期和凋亡相關(guān)蛋白表達而影響HeLa細胞的生長和凋亡,見圖5D。生存分數(shù)曲線顯示,miR-376c-3p組的細胞生存分數(shù)顯著低于miR-NC組比,說明過表達miR-376c-3p可增強HeLa細胞的放射敏感性,見圖5E。
將si-Linc00152轉(zhuǎn)染至HeLa細胞后,再分別轉(zhuǎn)染anti-miR-NC和anti-miR-376c-3p,RT-qPCR結(jié)果顯示,si-Linc00152+anti-miR-376c-3p組的HeLa細胞中miR-376c-3p表達水平顯著低于si-Linc00152+anti-miR-NC組(P<0.05),見圖6A。MTT實驗結(jié)果顯示,si-Linc00152+anti-miR-376c-3p組的HeLa細胞活力高于si-Linc00152+si-miR-NC組,且培養(yǎng)時間越長,差異越大,說明敲減miR-376c-3p表達能逆轉(zhuǎn)Linc00152表達抑制對HeLa細胞活力的抑制作用,見圖6B。流式細胞術(shù)分析結(jié)果顯示,si-Linc00152+anti-miR-376c-3p組的HeLa細胞凋亡率顯著低于si-Linc00152+anti-miR-NC組,說明敲減miR-376c-3p表達能降低Linc00152低表達對HeLa細胞凋亡的促進作用,見圖6C。Western blot實驗結(jié)果顯示,與si-Linc00152+anti-miR-NC組比,si-Linc00152+anti-miR-376c-3p組HeLa細胞中cyclin D和Bcl-2的蛋白水平顯著降低,P21和Bax的蛋白水平顯著升高,說明敲減miR-376c-3p表達也能降低Linc00152低表達對細胞周期和凋亡相關(guān)蛋白表達的影響,見圖6D。生存分數(shù)曲線顯示,與si-Linc00152+anti-miR-NC組比,si-Linc00152+anti-miR-376c-3p組HeLa細胞的生存分數(shù)顯著升高(P<0.05),說明敲減miR-376c-3p表達能降低Linc00152低表達對HeLa細胞的放射增敏作用,見圖6E。
Figure 5. The effect of miR-376c-3p over-expression on the viability, apoptosis and survival fraction of HeLa cells. A: miR-376c-3p expression level in the HeLa cells after transfected with miR-376c-3p mimics; B: the effect of miR-376c-3p over-expression on the viability of HeLa cells; C: the effect of miR-376c-3p over-expression on the apoptosis of HeLa cells; D: the effect of miR-376c-3p over-expression on the expression levels of cell cycle- and apoptosis-related proteins in HeLa cells; E: the effect of miR-376c-3p over-expression on the survival fraction of HeLa cells. Mean±SD.n=9.*P<0.05vsmiR-NC group.
圖5 過表達miR-376c-3p對HeLa細胞活力、凋亡和存活分數(shù)的影響
lncRNA不具有蛋白編碼功能,但參與調(diào)控機體基因表達。研究顯示,lncRNA的異常表達與疾病的發(fā)生和發(fā)展過程密切相關(guān),尤其是腫瘤[10]。宮頸癌是女性常見的生殖系統(tǒng)惡性腫瘤,探索lncRNA在宮頸癌中的分子機制可能為該疾病的治療提供潛在的策略。
Linc00152基因位于染色體2p11.2,由2個具有編碼功能基因間的區(qū)域轉(zhuǎn)錄,長度為828個核苷酸。有報道稱,敲減Linc00152表達可抑制HeLa細胞的有絲分裂,對其細胞周期進程至關(guān)重要[11]。本研究結(jié)果顯示,宮頸癌細胞中Linc00152表達上調(diào),轉(zhuǎn)染si-Linc00152至HeLa細胞可減低其細胞活力,提高凋亡率,說明下調(diào)Linc00152的表達能有效抑制HeLa細胞的生長,并誘導(dǎo)其凋亡,提示Linc00152作為促癌基因在宮頸癌中發(fā)揮作用,是宮頸癌診治和預(yù)后的潛在生物學(xué)標志物。相關(guān)研究也表明Linc00152具有相同的促癌基因作用。Feng等[12]研究表明,肺癌組織中Linc00152過表達,敲減Linc00152的表達可降低肺癌細胞的增殖能力以及集落形成。Cai等[13]研究表明,Linc00152在膽囊癌組織中高表達,且高表達的患者預(yù)后較差,LINC00152在體外可顯著促進細胞遷移、侵襲和上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化進展。腫瘤細胞能夠耐受細胞毒化療和放射治療,是腫瘤復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移以及治療耐受的根本原因[14]。細胞增殖依賴于細胞周期,cyclin D和P21蛋白是細胞周期的關(guān)鍵調(diào)控蛋白[15]。研究顯示下調(diào)Linc00152表達能抑制cyclin D蛋白、促進P21蛋白表達,下調(diào)Linc00152可能通過調(diào)節(jié)與細胞周期相關(guān)的蛋白表達抑制HeLa細胞增殖??沟蛲龅鞍譈cl-2和促凋亡蛋白Bax是與細胞凋亡關(guān)系密切的蛋白質(zhì)[16]。本研究結(jié)果顯示,下調(diào)Linc00152的表達可抑制Bcl-2表達,促進Bax表達。生存分數(shù)曲線顯示,下調(diào)Linc00152表達后,HeLa細胞的生存分數(shù)降低,說明下調(diào)Linc00152可增強HeLa細胞對放射線的敏感性。下調(diào)Linc00152抑制HeLa細胞生長、促進其凋亡以及增強放射敏感性的機制還需要進一步研究。
Figure 6. Knock-down ofmiR-376c-3pexpression reversed the effect of inhibiting Linc00152 on the viability, apoptosis and survival fraction of HeLa cells. A: the expression levels of miR-376c-3p; B: knock-down ofmiR-376c-3pexpression reversed the effect of inhibiting Linc00152 on the viability of HeLa cells; C: knock-down ofmiR-376c-3pexpression reversed the effect of inhibitng Linc00152 on the apoptosis of HeLa cells; D: knock-down ofmiR-376c-3pexpression reversed the effect of inhibiting Linc00152 on the protein levels of cell cycle- and apoptosis-related molecules; E: knock-down ofmiR-376c-3pexpression reversed the effect of inhibiting Linc00152 on the survival fractions of HeLa cells. Mean±SD.n=9.*P<0.05vssi-NC group;&P<0.05vssi-Linc00152+anti-miR-NC group.
圖6 敲減miR-376c-3p表達能逆轉(zhuǎn)抑制Linc00152對HeLa細胞活力、凋亡和存活分數(shù)的影響作用
LncRNAs在轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后、表觀遺傳等多個層面調(diào)控基因表達。研究顯示,Linc00152在膠質(zhì)瘤組織和神經(jīng)膠質(zhì)瘤干細胞(glioma stem cells,GSCs)中表達上調(diào),敲除Linc00152可抑制細胞凋亡增殖,遷移和侵襲,同時促進GSC凋亡,Linc00152通過與miR-103a-3p競爭性結(jié)合調(diào)節(jié)GSC細胞的惡性行為[17]。Linc00152在肝細胞癌組織中表達升高,敲減Linc00152可抑制體內(nèi)腫瘤的發(fā)生,其通過結(jié)合miR-193a/b-3p調(diào)節(jié)靶基因CCND1而影響癌細胞的增殖[18]。為了分析Linc00152在宮頸癌中的潛在致癌機制,我們用生物信息學(xué)分析軟件預(yù)測發(fā)現(xiàn)miR-376c-3p可作為Linc00152的新靶標,miR-376c-3p在宮頸癌細胞中表達下調(diào),過表達miR-376c-3p可抑制HeLa細胞的生長,促進其凋亡,并能增強HeLa細胞的放射敏感性,提示miR-376c-3p作為抑癌基因參與宮頸癌的發(fā)生和發(fā)展。這與miR-376c-3p在人口腔鱗癌[19]和胃腸道間質(zhì)瘤[20]中發(fā)揮抑癌作用的報道結(jié)果一致。雙螢光素酶報告基因?qū)嶒灲Y(jié)果顯示,Linc00152在HeLa細胞中靶向調(diào)控miR-376c-3p。轉(zhuǎn)染pcDNA3.1-Linc00152的HeLa細胞中miR-376c-3p表達水平降低,進一步說明了HeLa細胞中Linc00152負調(diào)控miR-376c-3p的表達。此外,研究還顯示,抑制miR-376c-3p表達可降低抑制si-Linc00152對HeLa細胞的活力、凋亡以及放射敏感性的影響。這些結(jié)果均表明,Linc00152通過負調(diào)控miR-376c-3p表達在HeLa細胞的生長、凋亡以及放射敏感性中發(fā)揮重要作用。
綜上所述,Linc00152在宮頸癌細胞中高表達;下調(diào)Linc00152表達可抑制細胞的生長,誘導(dǎo)其凋亡,并增強細胞的放射敏感性,機制與其負向調(diào)控miR-376c-3p有關(guān)。