徐 瑩,閻 英,柳云恩
1.沈陽軍區(qū)總醫(yī)院 放射治療科(沈陽 110840);2.沈陽軍區(qū)總醫(yī)院 急診醫(yī)學(xué)部,全軍重癥戰(zhàn)創(chuàng)傷救治中心實(shí)驗(yàn)室(沈陽 110840)
前列腺癌(prostate cancer,PCa)是世界常見惡性腫瘤之一,多見于歐美等國家[1-2]。雄激素受體(androgen receptor,AR)作為核受體超家族蛋白成員,是一種配體依賴的轉(zhuǎn)錄因子,其結(jié)構(gòu)主要包括轉(zhuǎn)錄激活功能域 1(activation function 1,AF-1)及AF-2。AF-1不依賴于配體的結(jié)合,AF-2需要同源配體結(jié)合,通過招募大多數(shù)的 AR輔助因子[3-4],參與蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)間的相互作用。當(dāng)AR與配體(如雄激素)結(jié)合后,AR與其分子伴侶解離,從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞核,同時(shí)招募特定的轉(zhuǎn)錄輔助調(diào)節(jié)因子形成復(fù)合物[5],結(jié)合到靶基因的反應(yīng)元件上,通過改變?nèi)旧w結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄[6-7]。 研究[8-9]發(fā)現(xiàn),AR在PCa的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,它通過調(diào)控AR下游PCa相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄,促進(jìn)PCa的發(fā)生發(fā)展。迄今為止,研究發(fā)現(xiàn)大量的AR輔助調(diào)控因子,如 p68[10]、LSD1[11]、RNF6[12]、ARD1[13]、JARID1B[14]和 FLH2[15]等,在 PCa中過表達(dá),并促進(jìn)癌癥細(xì)胞的增殖。因此,研究AR活性調(diào)控的分子機(jī)制對于PCa的治療具有重要意義。
蛋白質(zhì)精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶(protein arginine methyltransferases,PRMTs)家族具有催化精氨酸甲基化的作用,其功能取決于底物特異性及其亞細(xì)胞定位[16]。PRMTs根據(jù)其催化甲基化的類型可以分為3類,蛋白質(zhì)精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶6(protein arginine methyltransferase 6,PRMT6)屬于Ⅰ類,催化酶胍基氮的精氨酸殘基甲基化[17-18]。研究[19]發(fā)現(xiàn),PRMT6可以抑制腫瘤抑制基因p53的轉(zhuǎn)錄表達(dá)。細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶(the cyclindependent kinase,CDK)的抑制基因 p21 是PRMT6重要的直接下游靶基因,通過抑制p21從而促進(jìn)細(xì)胞增殖和抑制細(xì)胞衰老。PRMT6基因敲除可以使細(xì)胞周期停滯,提示PRMT6在細(xì)胞周期調(diào)控中也起重要作用[20]。p21是多種腫瘤抑制基因和癌基因的下游基因,它參與了乳腺癌[21-22]、骨肉瘤[18]和肝癌[23]等腫瘤的發(fā)生發(fā)展。
目前,PRMT6是AR的一種輔助激活因子,它不僅可以激活正常表達(dá)的AR,也可以顯著激活突變的AR。PRMT6的類固醇受體基序可以與AR的AF-2相互作用,從而起到激活作用[24]。然而,PRMT6調(diào)控PCa發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)制尚不清楚。因此,本研究旨在探討PRMT6在PCa細(xì)胞中的作用及調(diào)控機(jī)制,為PCa的診斷及治療提供新的靶點(diǎn)。
福爾馬林固定石蠟包埋的BPH和PCa的病理切片來源于沈陽軍區(qū)總醫(yī)院。數(shù)據(jù)采集及組織應(yīng)用研究通過人體倫理研究委員會批準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)共有100例組織,其中BPH標(biāo)本50例,PCa組織標(biāo)本50例。對所有組織行免疫組織化學(xué)染色,檢測標(biāo)本PRMT6的表達(dá)水平。抗鼠的多克隆抗體PRMT6(santa,sc-271744,1∶100)、親和素生物素標(biāo)記的第2抗體及堿性磷酸酶標(biāo)記的鏈霉素工作液孵育,DAB顯色后,核用蘇木精復(fù)染。
CWR22Rv1、LNCaP、DU145和 VCaP細(xì)胞(購自沈陽匯佰生物科技有限公司)維持在RPMI1640(GIBCO-BRL)培養(yǎng)基中。PC3細(xì)胞維持在F12培養(yǎng)基中。所有細(xì)胞培養(yǎng)基含有10%胎牛血清(FBS)、2mmol/L谷氨酰胺、100U/mL鏈霉素和青霉素。細(xì)胞于37℃,5%CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng)。
PRMT6(ID:55170)表達(dá)質(zhì)粒及siRNA由沈陽匯佰生物科技有限公司制作,體外轉(zhuǎn)染CWR22Rv1和LNCaP細(xì)胞利用LipofectamineTM 2000(Invitrogen)試劑盒,具體步驟請參照試劑說明書。
總RNA 提取應(yīng)用Trizol試劑(Invitrogen)。反轉(zhuǎn)錄使用Super-ScriptⅡ(Invitrogen),cDNAs通過Real Time PCR量化使用SYBR Premix Ex Taq(TaKaRa)和 aMx3000Pinstrument(Agilent StrataGene)儀器。PSA和KLKZ基因表達(dá)分析采用Stratagene Mx3000P軟件。
實(shí)驗(yàn)蛋白樣品加入相應(yīng)比例的SDS凝膠上樣緩沖液(6×Loading Buffer),煮沸變性5min,SDSPAGE電泳,轉(zhuǎn)膜,然后將膜移至5% 的脫脂奶粉PBST緩沖液室溫封閉1h,PBST洗膜3次。加入一抗 PRMT6(santa,sc-271744,1∶2 000)和 GAPDH(santa,sc-365062,1∶4 000),4 ℃ 孵育過夜。用PBST洗膜3次,加辣根過氧化物酶標(biāo)記的抗鼠二抗,室溫孵育1h。洗膜3次,ECL顯影。
分別接種22Rv1和LNCaP于12孔板中,每孔約5萬個(gè)細(xì)胞分別轉(zhuǎn)染siPRMT6及對照siRNA,DHT處理及不處理。于0、24、48、72、96、120h時(shí)進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù),繪制細(xì)胞生長曲線。分別接種22Rv1和LNCaP于6孔板中,每孔約5萬個(gè)細(xì)胞分別轉(zhuǎn)染siPRMT6及對照siRNA,DHT處理及不處理后5d,多聚甲醛固定,錐蟲藍(lán)染色,照相。
22Rv1和LNCaP細(xì)胞分別轉(zhuǎn)染siPRMT6及對照siRNA后,撤血清饑餓12~24h。接種5萬個(gè)細(xì)胞于Transwell小室。加入500μL含F(xiàn)BS或趨化因子的培養(yǎng)基。培養(yǎng)48h后,95%乙醇固定10 min,錐蟲藍(lán)染色,棉簽擦去小室上室內(nèi)多余的細(xì)胞,照相。
22Rv1和LNCaP分別轉(zhuǎn)染siPRMT6及對照siRNA,DHT處理及不處理24h后,胰酶消化,制成單細(xì)胞懸液,75%乙醇固定,IP染液染色,37℃孵育1h,上機(jī)檢測。
采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行分析,根據(jù)資料的分布特征,分別選擇χ2檢驗(yàn)、mann-whitney U和方差分析方法進(jìn)行比較,所有統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)均為雙側(cè)概率檢驗(yàn)。檢驗(yàn)水準(zhǔn)α設(shè)定為0.05。
結(jié)果發(fā)現(xiàn),PRMT6在PCa中高表達(dá),而在BPH中表達(dá)較低,對PRMT6的表達(dá)情況評分并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。此外,采用Western blot檢測PRMT6在5種PCa細(xì)胞系中的表達(dá),結(jié)果發(fā)現(xiàn),PRMT6均有表達(dá)(圖1)。
圖1 PRMT6在PCa中高表達(dá)
本研究定制了1種PRMT6的表達(dá)質(zhì)粒及3種PRMT6的siRNA,結(jié)果發(fā)現(xiàn),PRMT6過表達(dá)促進(jìn)PSA和KLK2的轉(zhuǎn)錄,而敲除PRMT6后PSA和KLK2的轉(zhuǎn)錄水平降低(圖2)。
圖2 PRMT6促進(jìn)AR下游靶基因PSA和KLK2的轉(zhuǎn)錄
結(jié)果發(fā)現(xiàn),與對照組相比,PRMT6基因敲除可顯著減少PCa22Rv1和LNCaP細(xì)胞增殖。同時(shí),通過將PRMT6基因敲除后分別轉(zhuǎn)染到22Rv1和LNCaP細(xì)胞后,發(fā)現(xiàn)PRMT6基因敲除明顯抑制細(xì)胞的增殖(圖3)。
利用流式細(xì)胞技術(shù)研究PRMT6對PCa細(xì)胞周期的影響,結(jié)果顯示,敲除PRMT6后22Rv1和LNCaP細(xì)胞停滯在G1期的細(xì)胞明顯增多(圖4)。
通過Transwell小室實(shí)驗(yàn)研究PRMT6對PCa細(xì)胞遷移的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn),敲除PRMT6后,22Rv1和LNCaP細(xì)胞的遷移率降低(圖5)。
圖3 PRMT6促進(jìn)PCa細(xì)胞的增殖
圖4 PRMT6促進(jìn)PCa細(xì)胞周期的進(jìn)程
圖5 PRMT6促進(jìn)PCa細(xì)胞的遷移
PCa是歐美國家常見的惡性腫瘤之一,是男性致死的第2大癌癥。中國PCa的發(fā)病率較低,但近年來有逐漸上升的趨勢[25-26]。目前,PCa的治療方法主要以內(nèi)分泌治療為主,但大多僅在早期有效,最終發(fā)展成趨勢抵抗的PCa,難以治愈[27]。本研究發(fā)現(xiàn),PRMT6在PCa中高表達(dá),它通過促進(jìn)AR下游靶基因PSA和KLK2的轉(zhuǎn)錄,調(diào)控PCa的進(jìn)程。此外,PRMT6還促進(jìn)PCa細(xì)胞增殖,加快細(xì)胞周期的進(jìn)程和促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的遷移。
本研究通過免疫組織化學(xué)檢測BPH和PCa患者的病理石蠟切片,發(fā)現(xiàn)PCa組織中PRMT6的表達(dá)水平明顯高于BPH,同時(shí)通過Western blot技術(shù)檢測5種PCa細(xì)胞系中PRMT6的表達(dá)情況,發(fā)現(xiàn)PRMT6在5種細(xì)胞系中均有表達(dá),結(jié)果提示PRMT6在PCa中呈高表達(dá)。研究[24]證 實(shí),PRMT6在多種癌癥中具有生理功能,它是AR的一種輔助激活因子,可以與ARAF-2相互作用,激活A(yù)R。研究[28]發(fā)現(xiàn),PCa組織中PRMT6表達(dá)水平顯著高于正常的前列腺組織,它能較好地區(qū)分正常組織和腫瘤組織,本研究結(jié)果與其相似。結(jié)果提示,PRMT6作為AR的一種輔助激活因子,可能在PCa的發(fā)生發(fā)展進(jìn)程中發(fā)揮著重要調(diào)控作用。然而,PRMT6調(diào)控PCa發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)制,目前尚不清楚。
PCa發(fā)生發(fā)展與AR密切相關(guān),AR是核受體超家族蛋白的成員之一,它在前列腺生長發(fā)育及生理功能方面起重要作用。AR表達(dá)和轉(zhuǎn)錄調(diào)控受其轉(zhuǎn)錄輔助調(diào)控因子的調(diào)節(jié),一旦AR的轉(zhuǎn)錄輔助調(diào)控因子發(fā)生改變,會引起AR及其下游靶基因的表達(dá)異常,導(dǎo)致PCa和雄激素不敏感癥等AR相關(guān)疾病。PRMT6是正常和突變AR的特異性輔助激活因子,其與AR相互作用在AR突變時(shí)顯著增強(qiáng),通過PRMT6類固醇受體相互作用區(qū)域LXXLL和AR激活功能2。AR的轉(zhuǎn)錄激活需要PRMT6的催化活性和Akt結(jié)構(gòu)域精氨酸殘基的甲基化參與[24]。本研究選取AR陽性激素非依賴的22Rv1細(xì)胞和AR陽性激素依賴的LNCaP細(xì)胞進(jìn)行研究。通過將過表達(dá)及敲除PRMT6的siRNA轉(zhuǎn)染至22Rv1和LNCaP細(xì)胞中,采用Real Time PCR研究PRMT6表達(dá)改變對AR下游促癌基因PSA和KLK2的轉(zhuǎn)錄影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn),PRMT6可以促進(jìn)PSA和KLK2的轉(zhuǎn)錄,提示PRMT6可能通過調(diào)控AR下游靶基因的轉(zhuǎn)錄,從而促進(jìn)PCa的發(fā)生發(fā)展。
本研究通過繪制細(xì)胞生長曲線、克隆實(shí)驗(yàn)、流式細(xì)胞技術(shù)和Transwell實(shí)驗(yàn),研究PRMT6對22Rv1和LNCaP細(xì)胞增殖、細(xì)胞周期及遷移的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn),PRMT6可以促進(jìn)22Rv1和LNCaP的細(xì)胞增殖,調(diào)控細(xì)胞周期的進(jìn)程,敲除PRMT6后細(xì)胞周期進(jìn)程中主要作用于G1期,同時(shí)PRMT6可以促進(jìn)22Rv1和LNCaP的遷移。研究[29]發(fā)現(xiàn),p21是一種強(qiáng)效的細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑,在促進(jìn)G1細(xì)胞周期阻滯和細(xì)胞衰老方面發(fā)揮重要作用。p21是多種腫瘤抑制基因和癌基因的下游靶基因,它在大多數(shù)的腫瘤包括乳腺癌中表達(dá)下調(diào)。PRMT6作為一種已知的轉(zhuǎn)錄輔助因子直接抑制p21啟動(dòng)子。PRMT6基因敲除導(dǎo)致乳腺癌細(xì)胞中p21抑制,同時(shí)導(dǎo)致細(xì)胞周期阻滯和細(xì)胞衰老。結(jié)果提示,PRMT6作為乳腺癌細(xì)胞中癌基因,因具有促進(jìn)細(xì)胞生長和抑制衰老的特點(diǎn),可以作為腫瘤治療的潛在靶點(diǎn)。PELP1與PRMT6相互作用,并改變PRMT6的功能,抑制PRMT6,可以減輕PELP1介導(dǎo)的雌激素受體激活、細(xì)胞增殖和集落形成。PELP1與PRMT6被募集作為雌激素受體的靶基因,協(xié)同調(diào)節(jié)參與腫瘤形成的基因選擇性剪接,結(jié)果提示,PELP1-PRMT6軸可能是乳腺癌治療的潛在靶點(diǎn)。此外,研究[30]發(fā)現(xiàn),PRMT6過表達(dá)抵消由野生型p16誘導(dǎo)的人肺腺癌細(xì)胞A549細(xì)胞周期阻滯在G1期,同時(shí)過表達(dá)的PRMT6能夠與p16相互作用,導(dǎo)致p16-CDK4關(guān)聯(lián)強(qiáng)度降低。此前文獻(xiàn)[31]報(bào)道,在PRMT6過表達(dá)的乳腺癌 MCF7細(xì)胞系中,細(xì)胞生長率和集落形成能力明顯滯后于正常對照組細(xì)胞,血小板反應(yīng)蛋白-1(TSP-1)是一種有效天然的血管生成抑制劑,它在PRMT6過表達(dá)的乳腺癌細(xì)胞中明顯上調(diào),由PRMT6過表達(dá)導(dǎo)致的轉(zhuǎn)移和侵襲的抑制可以通過特異性敲除TSP-1基因緩解,結(jié)果提示,PRMT6過表達(dá)與腫瘤細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)和侵襲調(diào)節(jié)相關(guān)。
總之,PRMT6在PCa中高度表達(dá)并通過調(diào)節(jié)AR下游靶基因的表達(dá)促進(jìn)PCa的發(fā)生發(fā)展,同時(shí)PRMT6可調(diào)控PCa細(xì)胞的細(xì)胞周期,促進(jìn)細(xì)胞的增殖及遷移。
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