Daxx 抑制K562細胞向巨核細胞分化*

劉勝兵，　潘魏巍，　沈忠飛，　徐　營，　郭燕君，　王志堅，　黃　倩

(嘉興學院醫(yī)學院，浙江 嘉興 314001)

?

Daxx 抑制K562細胞向巨核細胞分化*

劉勝兵△，潘魏巍，沈忠飛，徐營，郭燕君，王志堅，黃倩

(嘉興學院醫(yī)學院，浙江 嘉興 314001)

[摘要]目的： 觀察過表達死亡結構域相關蛋白(Daxx)對K562細胞活力和向巨核細胞分化的影響。方法: 建立穩(wěn)定過表達Daxx的K562細胞，熒光顯微鏡觀察、實時熒光定量PCR和Western blot檢測Daxx的過表達效果，CCK-8法檢測過表達后細胞活力的變化；佛波酯(PMA)誘導K562細胞向巨核細胞系分化， Western blot檢測在K562細胞向巨核細胞分化過程中Daxx和p-ERK的表達變化,流式細胞術檢測CD41和CD61的表達變化；PMA處理過表達Daxx的K562細胞，NBT還原實驗檢測細胞分化情況，流式細胞術檢測過表達Daxx后CD41和CD61的表達變化，Western blot檢測p-ERK的蛋白水平。結果: 建立了穩(wěn)定的過表達Daxx的K562細胞，過表達Daxx抑制K562細胞的活力。PMA誘導K562細胞向巨核細胞分化，CD41和CD61表達水平增高，同時p-ERK的蛋白水平升高，Daxx表達水平下降。過表達Daxx可以抑制K562細胞向巨核細胞分化，CD41和CD61表達降低，同時p-ERK的蛋白水平降低。結論: 過表達Daxx可以抑制K562細胞生長及向巨核細胞分化，同時抑制ERK的磷酸化。

[關鍵詞]死亡結構域相關蛋白； K562細胞； 巨核細胞分化； 佛波酯

白血病是嚴重危害人類生命健康的血液系統(tǒng)惡性腫瘤，其生物學特征表現(xiàn)為細胞增殖失控、分化成熟受阻、正常凋亡過程發(fā)生障礙，因而導致分化異常細胞大量增殖。抑制白血病細胞增殖、促進白血病細胞分化和凋亡，是治療白血病的基本途徑。死亡結構域相關蛋白(death domain-associated protein，Daxx)是一種受體胞漿死亡結構域結合蛋白，在凋亡、轉錄調控、病毒感染等方面發(fā)揮重要作用。Daxx 可以通過結合DNA結合轉錄因子、E2A、Ets-1、 Pax3和 Pax5等參與基因表達的調控[1-2]，Pax和 Ets轉錄因子均和多種類型細胞的分化活動有關，Daxx可能通過影響轉錄因子來調控細胞分化。Daxx通過結合轉錄因子E2A，抑制E2A的功能，進而抑制肌細胞生成，參與肌細胞分化過程[3]。Daxx基因在白血病細胞中廣泛表達，人急性白血病(acute leukemia，AL)、慢性淋巴細胞白血病(chronic lymphocytic leukemia，CLL)及其它惡性血液病細胞內均可見Daxx表達[4]。而Daxx在這些血液病中的具體作用機制，目前研究不多。Daxx在白血病細胞中的廣泛表達，是否與白血病細胞的分化有關，目前未見相關報道。本實驗以K562細胞為研究對象，初步研究Daxx與K562細胞向巨核細胞分化是否存在相關性。

材料和方法

1主要試劑

K562細胞株由嘉興學院醫(yī)學院提供；DMEM培養(yǎng)液和新生牛血清購于HyClone；Daxx購于Sigma；G418購自Amresco；兔抗CD41和CD61購自BD；辣根過氧化物酶標記山羊抗兔IgG和硝基四氮唑藍(nitroblue tetrazolium, NBT)購自杭州昊鑫生物科技有限公司；RNA逆轉錄試劑盒和熒光定量PCR試劑盒購自東洋紡生物科技有限公司；蛋白marker 購自Thermo；Lipofectamine 2000購自Invitrogen。

2主要方法

2.1細胞培養(yǎng)K562細胞株由本室保存，常規(guī)傳代培養(yǎng)。采用含有10%胎牛血清的DMEM 培養(yǎng)基培養(yǎng)。

2.2穩(wěn)定過表達Daxx的K562細胞系(Daxx-K562)的建立取對數(shù)生長期K562細胞接種于6孔板中，每孔用50 μL無血清 DMEM培養(yǎng)基稀釋1 μg GFP-Daxx質粒和GFP-空載質粒(GFP-Daxx質粒和GFP-空載質粒由嘉興學院潘巍巍博士提供);采用50 μL無血清 DMEN培養(yǎng)基稀釋1 μL Lipofectamine 2000，混勻靜置5 min；將質粒與Lipofectamine 2000混合后室溫靜置20 min，分別接種于培養(yǎng)板。置于37℃、5%CO2培養(yǎng)箱中48 h，熒光顯微鏡觀察表達情況。換液，加G418后繼續(xù)培養(yǎng)。G418篩選2周后，有限稀釋法獲得單個熒光表達細胞，繼續(xù)培養(yǎng)，建立GFP-Daxx-K562細胞。

2.3實時熒光定量PCR實驗TRIzol法提取各組總RNA，按試劑盒步驟逆轉錄后，選用10 μL體系進行熒光定量PCR，引物序列見表1。反應條件：95℃ 5 min; 95℃ 30 s，55℃ 30 s，72℃ 40 s,40個循環(huán)。

2.4CCK-8法檢測細胞活力在96孔板中接種GFP-Daxx過表達組細胞和對照組細胞懸液，培養(yǎng)24 h后，每孔加入10 μL CCK-8,37 ℃孵育2 h，酶標儀測定450 nm波長附近的吸光度。每組4個復孔，重復3次。

2.5流式細胞術收集佛波酯(phorbol12-myristate13．acetate，PMA)處理72 h后的GFP-Daxx過表達組和對照組細胞，連同PMA未處理組細胞， PBS 洗2遍，收集10 000個細胞，PBS稀釋到50 μL重懸細胞后加入1 μL PE標記CD61抗體或CD41抗體，室溫避光靜置30 min，預冷PBS洗滌2次后上機檢測。

2.6NBT還原實驗取經PMA作用72 h后的GFP-Daxx過表達組和對照組細胞，與2 g/L的NBT溶液混合， 37℃孵育30 min后離心涂片，Giemsa染色，光學顯微鏡下觀察胞質內含藍灰色顆粒的陽性細胞。

2.7Western blot實驗收集細胞，預冷PBS 洗滌3次后加入 RIPA 細胞裂解液，冰上放置 30 min，4℃13 000×g離心30 min，收集上清，BCA法蛋白定量。取30 μg 總蛋白進行SDS-PAGE，電轉移至PVDF 膜上，5%脫脂奶粉室溫封閉1 h。后加入相應I抗4℃孵育過夜，加 II 抗室溫孵育2 h。最后用ECL顯色試劑盒于暗室曝光顯影。

3統(tǒng)計學處理

用SPSS 16.0統(tǒng)計軟件進行分析。數(shù)據(jù)均采用均數(shù)±標準差(mean±SD)表示，多組間比較采用單因素方差分析(one-way ANOVA)，組間兩兩比較采用Bonferroni校正的t檢驗。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

結果

1過表達Daxx的K562細胞系的建立

熒光顯微鏡觀察結果表明，GFP-Daxx在細胞內聚集，并表達于細胞核，見圖1。實時熒光定量PCR檢測過表達細胞系Daxx的mRNA水平顯著高于對照組，Western blot結果顯示，過表達Daxx的K562細胞中，Daxx蛋白表達明顯升高，見圖2。

2過表達Daxx對K562細胞活力的影響

CCK-8實驗結果顯示，過表達Daxx后K562細胞的活力明顯低于對照(K562細胞)組(P<0.01)，見圖3。

Figure 1. Observation under fluorescence microscope for the localization of overexpressed Daxx (green) in the K562 cells.

圖1熒光顯微鏡結果顯示K562細胞中過表達Daxx呈點狀聚集

Figure 2. The results of real-time PCR (A) and Western blot (B) for determining the overexpression of Daxx in the K562 cells. Mean±SD.n=3.**P<0.01vsK562.

圖2Real-time PCR結果和Western blot檢測Daxx的表達情況

Figure 3. The effect of Daxx overexpression on the viability of K562 cells. Mean±SD.n=3.*P<0.05,**P<0.01vsK562.

圖3Daxx 過表達降低K562細胞活力

3PMA誘導K562細胞向巨核細胞分化

流式細胞術分析結果顯示，PMA處理K562細胞后CD41和CD61的表達升高，見圖4。Western blot實驗結果顯示，在PMA誘導K562細胞分化的過程中，p-ERK的蛋白水平升高，Daxx的表達呈下降趨勢，見圖5。

4過表達Daxx對K562細胞向巨核細胞分化的影響

過表達Daxx后，PMA誘導GFD-Daxx-K562細胞向巨核細胞分化，流式細胞術檢測CD41和CD61的表達均明顯低于對照(K562細胞)組(P<0.01)，見圖6、7。NBT還原實驗結果顯示，Daxx過表達后，分化細胞數(shù)量與對照組相比明顯降低(P<0.05)，見圖8。Western blot結果顯示，過表達Daxx后，p-ERK的蛋白水平相對于對照組下降，見圖9。

Figure 4.The expression of CD41 (A) and CD61 (B) after induced by PMA in the K562 cells.Mean±SD.n=3.**P<0.01vscontrol.

圖4PMA處理K562細胞后CD41和CD61的表達

Figure 5. The expression of p-ERK and Daxx in the PMA-induced K562 cells.Mean±SD.n=3.*P<0.05vs0 h.

圖5PMA處理K562細胞后 p-ERK和Daxx蛋白水平的變化

討論

Daxx最初發(fā)現(xiàn)它是一種受體胞漿死亡結構域結合蛋白，之后證實它是一種定位于細胞核亞核結構早幼粒細胞白血病蛋白(promyelocytic leukemia protein，PML)癌基因結構域(PML ocogeneic domains，PODs)的核蛋白。Daxx廣泛分布于哺乳動物和人正常組織細胞及腫瘤細胞中，在凋亡、轉錄調控、病毒感染等方面發(fā)揮重要作用。作為一種重要的信號分子，Daxx可以在細胞質介導腫瘤壞死因子受體(tumour necrosis factor receptor，TNFR)超家族成員促凋亡信號的轉導，在細胞核也可以作為轉錄調控因子, 在轉錄調控中行使轉錄抑制或轉錄激活雙重功能[5-6]，通過轉位、化學修飾、染色體調節(jié)、直接與轉錄因子或轉錄相關蛋白相互作用等多種方式發(fā)揮轉錄調控作用。Daxx廣泛分布于哺乳動物和人的正常細胞及腫瘤細胞，在血液病中廣泛表達，作為Fas受體胞漿死亡結構域結合蛋白，Daxx可以經Fas-Daxx-ASK1-JNK通路發(fā)揮促凋亡的作用；Daxx也可以發(fā)揮抗凋亡作用，在Daxx基因缺失的小鼠中，其胚胎干細胞發(fā)生凋亡，不能正常發(fā)育[7]。Daxx 可以結合轉錄相關蛋白或相關因子，如E2A、Ets-1、 Pax3和 Pax5等，進行轉錄激活或轉錄抑制的調控[1-2]。有研究表明，Daxx參與細胞分化，Daxx通過結合轉錄因子E2A，抑制E2A的功能，從而抑制關鍵的肌原性基因表達和減少肌小管的形成，抑制肌細胞生成，參與肌細胞分化過程[3]；Daxx 可以促進卵巢癌細胞的生長以及其化療耐藥性[8]，Daxx可以通過抑制自噬促進前列腺癌的發(fā)生[9]。關于Daxx在血液腫瘤中的作用，相關研究較少。

Figure 6. The expression of CD41 in PMA-induced GFP-Daxx-K562 cells.Mean±SD.n=3.**P<0.01vsK562.

圖6PMA誘導Daxx過表達的K562細胞CD41的表達

Figure 7.The expression of CD61 in PMA-induced GFP-Daxx-K562 cells. Mean±SD.n=3.**P<0.01vsK562.

圖7PMA誘導Daxx過表達的K562細胞CD61的表達

Figure 8.The results of nitroblue tetrazolium (NBT)-reducing test for the differentiation of the K562 cells with Daxx overexpression induced by PMA. The arrowhead pointed the differentiated cell.Mean±SD.n=3.*P<0.05vsK562.

圖8PMA誘導后Daxx過表達組和對照組細胞的分化情況

人白血病K562細胞株是慢性粒細胞白血病的一個典型的細胞系，其在體外被相關藥物誘導后具有向巨核系、單核系或紅系等多個方向分化潛能。K562細胞可以作為巨核細胞系分化模型，PMA是蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)的激動劑，K562細胞能被PMA誘導分化成為具有巨核系特征的細胞[10]。PKC是一類絲/蘇氨酸蛋白激酶，參與多種信號轉導途徑，在細胞生長、分化和細胞因子分泌等過程中發(fā)揮著重要作用, ERK是經典MAP信號轉導分子，介導多種細胞生物學過程，包括細胞生長、存活、分化和炎癥反應等。PMA誘導K562細胞向巨核細胞分化過程中，ERK信號通路通常被激活[11]。目前研究表明，影響PMA誘導K562細胞向巨核細胞分化的因素很多，KRAB-ZFPs是一類重要的轉錄調控因子，ZNF300是其典型成員，在PMA誘導K562細胞分化過程中表達上調，參與調控K562細胞巨核細胞分化[12]。電離輻射可以促進PMA誘導的K562細胞巨核細胞分化，MAPK信號通路中ERK和P38 MAPK參與此過程調控[13]。過表達7號染色體開放閱讀框41 (C7ORF41)可以促進佛波酯誘導的K562細胞巨核細胞分化，p-ERK和JNK的蛋白水平升高[14]。在PMA誘導K562細胞巨核細胞分化過程中，線粒體功能發(fā)生明顯改變，ROS 水平明顯升高，線粒體膜電位下降，呼吸鏈復合體IV活性降低[15]。而關于Daxx與K562細胞巨核細胞分化的關聯(lián)研究目前尚未見報道。

Figure 9.The protein levels of p-ERK in Daxx overexpressed K562 cells after induced by PMA. Mean±SD.n=3.*P<0.05vsK562.

圖9PMA誘導Daxx-K562細胞p-ERK蛋白水平的變化

為研究Daxx在K562細胞中的作用，建立穩(wěn)定表達Daxx的K562細胞系，CCK8實驗結果顯示，Daxx過表達后，細胞活力顯著降低。通過PMA誘導K562細胞向巨核細胞分化，發(fā)現(xiàn)在巨核細胞分化過程中p-ERK表達升高，Daxx表達下降，表明Daxx在K562細胞向巨核細胞分化過程中起抑制作用。PMA誘導Daxx-K562細胞后發(fā)現(xiàn)分化細胞數(shù)目降低，細胞巨核細胞分化指標CD41和CD61的表達顯著降低，進一步表明Daxx參與抑制K562細胞向巨核細胞分化。Western blot結果顯示，Daxx過表達后，PMA誘導K562細胞向巨核細胞分化，p-ERK的蛋白水平降低，表明Daxx可能通過下調p-ERK來實現(xiàn)對K562細胞向巨核細胞分化的抑制，但有關深入的作用機制，還需要進一步的研究。

[參考文獻]

[1]Lin DY, Lai MZ, Ann DK, et al. Promyelocytic leukemia protein (PML) functions as a glucocorticoid receptor co-activator by sequestering Daxx to the PML oncogenic domains (PODs) to enhance its transactivation potential[J]. J Biol Chem, 2003, 278(18):15958-15965.

[2]Chang CC, Lin DY, Fang HI,et al. Daxx mediates the small ubiquitin-like modifier-dependent transcriptional repression of Smad4[J]. J Biol Chem, 2005,280(11):10164-10173.

[3]Gupta A, Hou R, Liu L, et al. Daxx inhibits muscle differentiation by repressing E2A-mediated transcription[J]. J Cell Biochem, 2009,107(3):438-447.

[4]鄧金牛，李春蕊，劉文勵.Daxx在惡性血液病中的表達[J].華中科技大學學報:醫(yī)學版,2007,36(6):729-731.

[5]Wethkamp N, Klempnauer KH. Daxx is a transcriptionalrepressor of CCAAT/enhancer-binding protein[J]. J Biol Chem,2009,284(42):28783-28794.

[6]Emelyanov AV, Kovac CR, Sepulveda MA, et al. The interaction of Pax5 (BSAP) with Daxx can result in transcriptional activation in B cells[J]. J Biol Chem,2002, 277(13):11156-11164.

[7]Michaelson JS, Leder P.RNAi reveals anti-apoptotic and transcriptionally repressive activities of DAXX[J].J Cell Sci,2003,116(Pt 2):345-352．

[8]Pan WW, Zho JJ, Liu XM,et al. Death domain-associated protein DAXX promotes ovarian cancer development and chemoresistance[J]. J Biol Chem,2013,288(19):13620-13630.

[9]Puto LA, Brognard J, Hunter T. DAXX suppresses autophagy in prostate cancer[J]. J Biol Chem, 2015, 290(25):15406-15420.

[10]Tsiftsoglou AS, Pappas IS, Vizirianakis IS.Mechanisms involved in the induced differentiation of leukemia cells[J]. Pharmacol Ther,2003,100(3):257-290．

[11]Serhan A,Huang Q,Melek E,et al. Survival role of protein kinase C (PKC) in chronic lymphocytic leukemia and determination of isoform expression pattern and genes altered by PKC inhibition[J]. Am J Hematol,2005,79(2):97-106.

[12]Cai J, Gong R, Yan F,et al. ZNF300 knockdown inhibits forced megakaryocytic differentiation by phorboland erythrocytic differentiation by arabinofuranosyl cytidine in K562 cells[J]. PLoS One, 2014,9(12):e114768.

[13]Hirose K, Monzen S, Sato H, et al. Megakaryocytic differentiation in human chronic myelogenous leukemia K562 cells induced by ionizing radiation in combination with phorbol 12-myristate 13-acetate[J]. J Radiat Res, 2013, 54(3):438-446.

[14]Sun X, Lu B, Hu B, et al.Novel function of the chromosome 7 open reading frame 41 gene to promote leukemic megakaryocyte differentiation by modulating TPA-induced signaling[J]. Blood Cancer J, 2014,4:e198.

[15]Huang R, Zhao L, Chen H, et al. Megakaryocytic diffe-rentiation of K562 cells induced by PMA reduced the acti-vity of respiratory chain complex IV[J]．PLoS One,2014,9(5):e96246.

(責任編輯： 陳妙玲， 余小慧)

Role of Daxx in inhibiting megakaryocytic differentiation of K562 cells

LIU Sheng-bing, PAN Wei-wei, SHEN Zhong-fei, XU Ying, GUO Yan-jun, WANG Zhi-jian, HUANG Qian

(SchoolofMedicine,JiaxingUniversity,Jiaxing314001,China.E-mail:ycfbing@163.com)

[KEY WORDS]Death domain-associated protein; K562 cells; Megakaryocytic differentiation; Phorbol 12-myristate 13-acetate

[ABSTRACT]AIM: To examine the effects of death domain-associated protein (Daxx) overexpression on the viability and megakaryocytic differentiation of K562 cells. METHODS: Daxx overexpression in the K562 cells was established. The expression of Daxx was detected by fluorescence microscopy, fluorescence quantitative real-time PCR and Western blot after transfection. CCK-8 assay was used to detect the cell viability after overexpression of Daxx. The expression of CD41 and CD61 in phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) induced K562 cells was detected by flow cytometry. The protein levels of Daxx and p-ERK were determined by Western blot. Nitroblue tetrazolium (NBT)-reducing test was used to assess leukemia cell differentiation in Daxx-overexpressing K562 cells and control cells. The expression of CD41 and CD61 induced by PMA in Daxx-overexpressing K562 cells was analyzed by flow cytometry. The protein levels of Daxx and p-ERK were also examined by Western blot. RESULTS: The stable overexpression of Daxx in the K562 cells was established. The viability was reduced in Daxx-overexpressing K562 cells. The expression of CD41 and CD61 was significantly increased after PMA induction in the K562 cells (P<0.01). The protein expression of Daxx was reduced, but the protein level of p-ERK was increased. The expression of CD41 and CD61 was reduced after PMA induction in Daxx-overexpressing K562 cells (P<0.01). The protein level of p-ERK was also reduced. CONCLUSION: Daxx overexpression inhibits the growth, megakaryocytic differentiation and production of p-ERK in the K562 cells.

[文章編號]1000- 4718(2016)06- 1004- 07

[收稿日期]2015- 11- 24[修回日期] 2016- 03- 10

*[基金項目]“十二五”浙江省高校藥理學重點學科資助項目;嘉興市科技局項目(No. 2015AY23063);嘉興學院重點SRT項目(No.851715065)

通訊作者△Tel：0573-83643850； E-mail：ycfbing@163.com

[中圖分類號]R329.21; R730.23

[文獻標志碼]A

doi:10.3969/j.issn.1000- 4718.2016.06.007