miR-103a-3p對肝細(xì)胞癌細(xì)胞遷移能力的影響及其作用機制

(青島大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)與分子生物學(xué)系，山東 青島 266071)

肝細(xì)胞癌(HCC)是臨床最常見的致死性惡性腫瘤[1-2]，首選治療方法仍然以手術(shù)切除為主，但由于HCC具有侵襲性強、肝內(nèi)轉(zhuǎn)移等特點，其術(shù)后高復(fù)發(fā)率嚴(yán)重影響患者預(yù)后[3-5]。近年來，HCC分子靶向藥物治療取得顯著進展，但是靶向藥物治療帶來的不良反應(yīng)也不容忽視，嚴(yán)重影響了患者的依從性和療效[6-8]。

MicroRNAs(miRNAs)是一類由18～25個核苷酸組成的微小的非編碼單鏈RNA分子，能夠通過堿基配對在轉(zhuǎn)錄后水平上通過降解mRNA或者阻止mRNA翻譯來沉默mRNA，發(fā)揮其基因調(diào)控作用[9-10]。miR-103作為miRNAs家族中的一員，包括miR-103-1和miR-103-2兩種類型，miR-103a-3p是miR-103-1中常見的一種亞型。近年來研究發(fā)現(xiàn)，miR-103在多種組織中呈異常表達，其與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[11]。在結(jié)直腸癌中，miR-103通過靶向死亡相關(guān)蛋白激酶(DAPK)和Krüppel樣因子4(KLF4)促進結(jié)直腸癌的轉(zhuǎn)移，miR-103還可靶向下調(diào)E-鈣黏著蛋白(E-cadherin)促進結(jié)直腸癌的侵襲[12]。在胃癌中，miR-103a-3p通過靶向轉(zhuǎn)錄激活因子7(ATF7)促進人胃癌細(xì)胞增殖[13]。提示miR-103可以作為潛在的生物標(biāo)志物用于癌癥的診斷和治療。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜蛋白166(TMEM166)基因，又稱作FAM176A或者EVA1A，是2007年鑒定出來的一種參與細(xì)胞自噬與凋亡的基因[14]。研究發(fā)現(xiàn)，TMEM166在HCC中能夠被miR-125b靶向下調(diào)，從而可以增加HCC細(xì)胞對化療藥物奧沙利鉑的敏感性[15],提示TMEM166在HCC中低表達可能是受到了miRNAs的靶向調(diào)控。但是miR-103a-3p對TMEM166是否存在靶向調(diào)節(jié)以及是否通過TMEM166調(diào)控HCC細(xì)胞的遷移，目前尚不清楚。本研究擬探討miR-103a-3p對HCC細(xì)胞遷移的影響及其作用機制，為進一步尋找HCC的診斷和治療靶點奠定實驗基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

人正常肝細(xì)胞L02、人HCC細(xì)胞系Hccl-M3與293T細(xì)胞來自于青島大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)與分子生物學(xué)實驗室。

1.2試劑

DMEM/HIGH GLUCOSE培養(yǎng)基(美國HyClone公司)，青鏈霉素混合液(美國sigma公司)、RIPA蛋白提取試劑盒(中國賽默飛世爾科技有限公司)，Trizol RNA提取試劑(日本TaKaRa公司)，miR-103a-3p mimics、miR-103a-3p inhibitor以及其陰性對照NC(上海漢恒生物科技有限公司)，Lipofectamine 2000(美國Invitrogen公司)，兔抗人TMEM166多克隆抗體(英國Abcam公司)，RT-PCR試劑盒、RNA反轉(zhuǎn)錄試劑盒(南京諾唯贊公司)，TMEM166引物(北京擎科新業(yè)生物公司)。

1.3 細(xì)胞培養(yǎng)

將人正常肝細(xì)胞L02、HCC細(xì)胞系Hccl-M3接種于含體積分?jǐn)?shù)0.10胎牛血清和體積分?jǐn)?shù)0.01青鏈霉素溶液的高糖DMEM培養(yǎng)基中，置于37 ℃、含體積分?jǐn)?shù)0.05 CO2的細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)，培養(yǎng)至合適密度后用于后續(xù)處理。

1.4 研究方法

1.4.1實時熒光定量PCR(RT-qPCR)檢測正常肝細(xì)胞L02和HCC細(xì)胞系Hccl-M3中miR-103a-3p mRNA表達水平 采用Trizol法提取常規(guī)培養(yǎng)的細(xì)胞總RNA，逆轉(zhuǎn)錄合成cDNA，以此為模板進行RT-qPCR。根據(jù)試劑盒說明書配制反應(yīng)體系，以U6作為內(nèi)參照，每個樣品設(shè)3個復(fù)孔。實驗重復(fù)3次。采用2-△△CT計算樣本中miR-103a-3p mRNA的相對表達水平。引物序列見表1。

表1 RT-qPCR引物序列

1.4.2Western blot方法檢測細(xì)胞中TMEM166蛋白的相對表達量 取對數(shù)生長期的Hccl-M3細(xì)胞，以每孔約5×105個細(xì)胞數(shù)接種于6孔板中，待細(xì)胞融合度為40%左右，將細(xì)胞按照實驗要求分為A、B、C、D組，各組分別轉(zhuǎn)染mimics NC、miR-103a-3p mimics、inhibitor NC、miR-103a-3p inhibitor，轉(zhuǎn)染72 h后，棄掉培養(yǎng)基，用PBS洗滌2次，按照PMSF∶RIPA=1∶100的比例配置蛋白裂解液，提取總蛋白。用BCA蛋白試劑盒檢測蛋白濃度，加入5×蛋白上樣緩沖液后高溫加熱使蛋白變性。按照SDS-PAGE凝膠制備說明書配置150 g/L的分離膠及50 g/L的濃縮膠，電泳、轉(zhuǎn)膜，然后以50 g/L脫脂奶粉封閉2 h，一抗(1∶500)室溫孵育2.5 h，以β-actin作為內(nèi)參。TBST洗膜3次后，二抗室溫孵育1 h，重復(fù)上述洗膜步驟，顯影，使用Image J軟件分析蛋白條帶灰度值，目的蛋白相對表達量以目的蛋白灰度值/內(nèi)參照蛋白灰度值計算，結(jié)果取3次重復(fù)實驗的均值。

1.4.3雙熒光素酶報告基因活性的檢測與分析構(gòu)建TMEM166野生型3′-UTR(TMEM166-3UTR-wt)和突變型3′-UTR(TMEM166-3UTR-mu)熒光素酶報告基因質(zhì)粒，將293T細(xì)胞分為F、G、H以及I組，各組分別轉(zhuǎn)染mimics NC與TMEM166-3UTR-wt、miR-103a-3p mimics與TMEM166-3UTR-wt、mimics NC與TMEM166-3UTR-mu、miR-103a-3p mimics與TMEM166-3UTR-mu，轉(zhuǎn)染48 h后，棄掉培養(yǎng)基后，用PBS洗滌3次；向每個樣品孔中加入100 μL Passive Lysis Buffer，充分裂解細(xì)胞15 min，將細(xì)胞裂解液轉(zhuǎn)移至1.5 mL EP管中，4 ℃下10 000 r/min離心15 min，取上清液；向96孔黑色酶標(biāo)板中每孔加入100 μL Luciferase Assay Reagent Ⅱ工作液，再向每孔加入20 μL細(xì)胞裂解液，吹打混勻后測定記錄Firefly luciferase值(內(nèi)參值)；向每孔中加入100 μL 終止液，吹打混勻后檢測記錄Renilla luciferase值(報告基因發(fā)光值)。相對熒光素酶活性以報告基因發(fā)光值/內(nèi)參值表示。結(jié)果取3次重復(fù)實驗的均值。

1.4.4細(xì)胞劃痕實驗檢測HCC細(xì)胞系Hccl-M3的遷移能力 取對數(shù)生長期的Hccl-M3細(xì)胞，以每孔約5×105個細(xì)胞數(shù)接種于6孔板中，待細(xì)胞匯合度達到40%～60%時，將細(xì)胞按實驗要求分為A、B、C、D、E組，各組分別轉(zhuǎn)染mimics NC、miR-103a-3p mimics、inhibitor NC、miR-103a-3p inhibitor、miR-103a-3p mimics與TMEM166-Myc，轉(zhuǎn)染嚴(yán)格按照說明書操作。轉(zhuǎn)染后的細(xì)胞繼續(xù)培養(yǎng)至細(xì)胞密度達到95%時進行劃痕，于劃痕后0、48 h在顯微鏡下觀察并拍照，應(yīng)用Image J軟件計算劃痕面積，結(jié)果取3次重復(fù)實驗的均值。

1.4.5統(tǒng)計學(xué)方法 采用Graphpad Prism 6.0進行統(tǒng)計學(xué)處理。計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，多組間比較采用單因素方差分析，兩組比較采用t檢驗。以P<0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 正常肝細(xì)胞L02和HCC細(xì)胞系Hccl-M3中miR-103a-3p mRNA表達水平

RT-qPCR檢測結(jié)果顯示，正常肝細(xì)胞L02和HCC細(xì)胞系Hccl-M3中miR-103a-3p mRNA平均相對表達量分別為1.08±0.12、5.07±0.27，兩者比較差異具有顯著性(t=13.49，P<0.05)。

2.2 miR-103a-3p對Hccl-M3細(xì)胞TMEM166蛋白表達的影響

Western blot結(jié)果顯示，A～D組Hccl-M3細(xì)胞中TMEM166蛋白的相對表達量分別為0.56±0.01、0.22±0.00、0.51±0.01、0.73±0.00，組間比較差異有顯著性(F=276.20，P<0.05)；與A組相比，B組細(xì)胞中的TMEM166蛋白相對表達量明顯降低(t=22.33，P<0.05)；與C組相比較，D組細(xì)胞中TMEM166蛋白相對表達量明顯升高(t=9.72，P<0.05)。見圖1。

2.3 miR-103a-3p與TMEM166的結(jié)合位點預(yù)測

通過starBase軟件預(yù)測發(fā)現(xiàn)，miR-103a-3p與TMEM166存在結(jié)合位點(圖2)。

A、B、C、D分別對應(yīng)A、B、C、D組

圖2 starBase軟件預(yù)測 miR-103a-3p與TMEM166-3′UTR的結(jié)合位點

2.4 雙熒光素酶活性分析結(jié)果

熒光素酶活性檢測結(jié)果顯示，F(xiàn)～I組熒光素酶的活性分別為0.99±0.02、0.56±0.02、0.98±0.02、0.96±0.02，組間比較差異具有顯著性(F=122.90，P<0.05)；與F組相比，G組熒光素酶活性明顯降低(t=23.17，P<0.05)，說明突變成功，結(jié)合位點預(yù)測正確，TMEM166是miR-103a-3p的下游靶基因。

2.5 miR-103a-3p表達對Hccl-M3細(xì)胞遷移能力的影響

劃痕實驗結(jié)果表明，A～E組細(xì)胞遷移率分別為0.38±0.01、0.46±0.00、0.39±0.01、0.34±0.00、0.41±0.01，組間比較差異有顯著性(F=16.83，P<0.05)；與A組相比，B組細(xì)胞的遷移能力明顯升高(t=4.13，P<0.05)；與C組相比，D組細(xì)胞的遷移能力降低(t=4.33，P<0.05)；與B組相比，E組細(xì)胞的遷移能力降低(t=4.91，P<0.05)。見圖3。

A、B、C、D、E分別對應(yīng)A、B、C、D、E組

3 討 論

HCC是世界范圍內(nèi)癌癥相關(guān)死亡的第3大原因[1]。目前HCC的治療很大程度上依賴于靶向治療，它能夠特異地作用于腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中起關(guān)鍵作用的靶分子及其調(diào)控的信號通路達到治療腫瘤的目的[16-17]。近年來隨著對HCC致病機制的深入研究發(fā)現(xiàn)，microRNA在HCC組織中表達異常，廣泛參與HCC的發(fā)生發(fā)展過程，對HCC增殖、凋亡及轉(zhuǎn)移有重要的調(diào)節(jié)作用，成為HCC診斷、治療以及患者預(yù)后的重要靶點[18-20]。目前，HCC的發(fā)生發(fā)展機制尚不完全清楚，因此，探索其發(fā)生發(fā)展的分子機制對于尋求HCC診斷、治療的新靶點極為重要。

miR-103與人類多種惡性腫瘤密切相關(guān)，其在多種組織中表達異常發(fā)揮抑癌或促癌作用。在非小細(xì)胞肺癌中，miR-103通過直接靶向程序性細(xì)胞死亡因子10(PDCD10)發(fā)揮抑癌作用[21]；在神經(jīng)母細(xì)胞瘤、胃癌、乳腺癌、結(jié)直腸癌和膀胱癌中，miR-103通過靶向調(diào)控特定的基因發(fā)揮促癌作用[22-26]。在本研究中，首先鑒定了miR-103在HCC中的表達情況，再進一步研究其對HCC細(xì)胞遷移能力的影響。RT-qPCR結(jié)果顯示，HCC細(xì)胞系Hccl-M3中miR-103a-3p mRNA水平顯著高于正常肝細(xì)胞L02。細(xì)胞劃痕實驗結(jié)果顯示，上調(diào)miR-103a-3p表達后，Hccl-M3細(xì)胞遷移能力明顯提高，說明miR-103a-3p表達可促進人HCC細(xì)胞遷移。為了探討miR-103a-3p調(diào)控細(xì)胞遷移的分子機制，本研究采用軟件預(yù)測并通過雙熒光素酶實驗證實，TMEM166是miR-103a-3p的下游靶基因,進一步通過共表達miR-103a-3p和TMEM166，發(fā)現(xiàn)TMEM166的表達能夠顯著減弱miR-103a-3p對HCC細(xì)胞的促遷移作用，表明miR-103a-3p促進HCC細(xì)胞遷移可能是通過靶向下調(diào)TMEM166的表達實現(xiàn)的。

TMEM166是位于人2號染色體短臂12區(qū)的一種新型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和溶酶體相關(guān)蛋白。研究發(fā)現(xiàn)，與正常組織相比，TMEM16在肝癌、胰腺腫瘤、食管鱗狀細(xì)胞癌等人類腫瘤組織中顯著下調(diào)[27-29]，提示其可能參與了這些腫瘤的發(fā)生或發(fā)展。研究表明，過表達TMEM166能夠通過誘導(dǎo)宮頸癌HeLa細(xì)胞、非小細(xì)胞肺癌H1299細(xì)胞、膠質(zhì)母細(xì)胞瘤SHG44等的凋亡來抑制腫瘤細(xì)胞增殖[30-31]。最新一項研究表明，TMEM166能夠通過上調(diào)TP53誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡來抑制肝癌細(xì)胞的侵襲、遷移和增殖[27]。另有研究發(fā)現(xiàn)，TMEM166能夠被miR-125b靶向下調(diào)從而可以增加HCC細(xì)胞的化療敏感性[15]，提示在肝癌中，TMEM166的下調(diào)可能受某些miRNAs調(diào)控。本研究通過雙熒光素酶報告基因方法證明了miR-103a-3p對于TMEM166存在靶向調(diào)控作用。并采用Western blot方法檢測miR-103a-3p對于TMEM166表達的影響，結(jié)果表明，過表達miR-103a-3p能夠下調(diào)TMEM166蛋白的表達，驗證了miR-103a-3p對TMEM166的靶向調(diào)控作用。目前關(guān)于miR-103a-3p以及TMEM166在HCC中的研究較少，本研究通過雙熒光素酶報告基因的方法,首次驗證了miR-103a-3p與TMEM166的靶向調(diào)控關(guān)系，并且初步證實miR-103a-3p可以通過抑制TMEM166基因的表達促進HCC細(xì)胞遷移。

上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)對腫瘤進展過程中細(xì)胞遷移至關(guān)重要。研究發(fā)現(xiàn)，在口腔鱗狀細(xì)胞癌中，miR-103通過靶向調(diào)控婆羅雙樹樣基因4(SALL4)的表達調(diào)控EMT[32]。在HCC中，miR-103是否通過靶向TMEM166參與EMT的調(diào)控還有待進一步研究證實。XIA等[33]研究顯示，miR-103能夠通過靶向A型激酶錨定蛋白12(AKAP12)促進HCC細(xì)胞的生長，但具體的作用機制以及該靶向調(diào)控是否與促進HCC細(xì)胞遷移有關(guān)尚不清楚。以上分析表明，除TMEM166以外，miR-103還可能通過其他靶標(biāo)促進HCC細(xì)胞的遷移，因此，miR-103對HCC進展的確切機制還需要進一步研究。此外目前還有研究發(fā)現(xiàn)，在三陰性乳腺癌中，長鏈非編碼RNA MIR503HG通過調(diào)控miR-103/OLFM4的表達調(diào)控細(xì)胞遷移和侵襲[34]，HCC中是否也存在長鏈非編碼RNA對miR-103調(diào)控，也有待于進一步研究。

綜上所述，本研究首次證實了miR-103a-3p通過對TMEM166基因的靶向調(diào)控作用來促進HCC細(xì)胞遷移。但miR-103a-3p靶向調(diào)控TMEM166基因發(fā)揮促癌作用的具體機制還需要進一步研究，以進一步揭示HCC可能的發(fā)生發(fā)展機制，為HCC診斷以及治療新靶點的選擇提供理論支持。