姜明哲,李國忠
(天津市第五中心醫(yī)院,天津300450)
沉默細胞周期檢測點激酶l基因?qū)θ税螂装┘毎鲋澈偷蛲龅挠绊?/p>
姜明哲,李國忠*
(天津市第五中心醫(yī)院,天津300450)
目的探討沉默細胞周期檢測點激酶l(Chk1)基因?qū)θ税螂装┘毎鲋澈偷蛲龅挠绊?。方法培養(yǎng)人膀胱癌T24細胞,根據(jù)轉(zhuǎn)染物的不同,將細胞分為siRNA-Chk1組、siRNA-對照序列組和空白對照組,利用實時熒光定量PCR檢測各組細胞中Chk1基因表達,MTT法檢測各組細胞增殖能力,利用流式細胞術(shù)檢測各組細胞凋亡,利用流式細胞術(shù)檢測各組細胞周期,利用Western blot法檢測各組細胞中Chk1、Cdc25C和Cyclin B1蛋白表達。結(jié)果與空白對照組和siRNA-對照序列組比較,siRNA-Chk1組細胞中Chk1 mRNA相對表達量降低(F=43.813,P=0.000);與空白對照組和siRNA-對照序列組比較,siRNA-Chk1組細胞24 h、48 h、72 h和96 h時吸光度A值均降低(P<0.05);與空白對照組和siRNA-對照序列組比較,siRNA-Chk1組細胞凋亡率顯著增加(F=90.736,P=0.000);流式細胞術(shù)檢測結(jié)果顯示,siRNA-Chk1組G0/G1期和S期高于siRNA-對照序列組和空白對照組,而G2/M期低于siRNA-對照序列組和空白對照組(P<0.05);與空白對照組和siRNA-對照序列組比較,siRNA-Chk1組細胞中Chk1、Cdc25C和Cyclin B1蛋白相對表達量均降低(P<0.05)。結(jié)論特異性沉默Chk1基因可抑制人膀胱癌T24細胞增殖,加速細胞凋亡,其機制可能與抑制Chk1/Cdc25C/CyclinB1通路而減少細胞G2/M期阻滯有關(guān)。
膀胱癌;細胞周期檢測點激酶l;細胞增殖;細胞凋亡
細胞周期檢測點激酶1(checkpoint kinase 1,Chk1)作為高度保守的一種絲氨酸/蘇氨酸激酶,在維持正常的細胞周期及基因組穩(wěn)定、調(diào)控細胞凋亡中具有重要作用[1],有研究指出[2],Chk1在多種惡性腫瘤中表達上調(diào),與腫瘤發(fā)生及進展過程密切相關(guān)。本研究擬利用小干擾RNA(siRNA)技術(shù)特異性沉默人膀胱癌T24細胞中Chk1基因,從分子細胞學(xué)角度探討其對細胞增殖和凋亡的影響,以期為膀胱癌機制研究提供基礎(chǔ)資料。
1.1主要試劑和設(shè)備
人膀胱癌T24細胞購自中科院上海生物細胞研究所,RPMI-1640培養(yǎng)液、胎牛血清購自美國Gibco公司,0.25%胰蛋白酶、磷酸鹽緩沖液(PBS)購自武漢博士德生物公司,Trizol總RNA提取試劑盒、Lipfectamine 2000脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染試劑盒購自美國Intrivigen公司,逆轉(zhuǎn)錄和PCR試劑盒購自日本TaKaRa公司,siRNA-Chk1和siRNA-對照序列均由上海吉瑪制藥技術(shù)公司設(shè)計合成,Chk1及內(nèi)參引物均由上海生工生物公司設(shè)計合成,四甲基偶氮唑藍(MTT)細胞增殖檢測試劑盒購自碧云天生物技術(shù)公司,Annexin V-FITC細胞凋亡檢測試劑盒購自廣州威佳科技有限公司,碘化丙啶(PI)染液購自美國Sigma公司,細胞周期檢測試劑盒購自上海研謹生物科技有限公司,兔抗Chk1多克隆抗體購自美國Santa Cruz公司,兔抗Chk1介導(dǎo)的細胞分裂周期蛋白25C(Cdc25C)多克隆抗體購自美國Abzoom公司,兔抗人周期素B1(Cyclin B1)抗體購自上海萬疆生物技術(shù)公司,實時熒光定量PCR儀購自美國ABI公司,凝膠電泳成像分析系統(tǒng)購自美國Bio-rad公司。
1.2方法
1.2.1細胞培養(yǎng)和分組處理 取人膀胱癌T24細胞,置于含10%胎牛血清的RPMI-1640培養(yǎng)液中,于含5% CO2的37℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。取對數(shù)生長期細胞,接種于6孔板中,繼續(xù)培養(yǎng),待細胞融合度達80%左右時,利用Lipfectamine 2000脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染試劑盒對細胞進展轉(zhuǎn)染,根據(jù)轉(zhuǎn)染物的不同,對細胞進行分組:①siRNA-Chk1組:轉(zhuǎn)染Chk1基因的干擾序列:正義鏈:5’-CCGGCTGCAAATAGTAGTTCCTGA ACTCGAGTTCAGGAACTACTATTTGCAGTTTTTG-3’,反義鏈:5’-AATTCAAAAACTGCAAATAGTAGTTCCTGAACT-CGAGTTCAGGAACTACTATTT-GCAG-3’;②siRNA-對照序列組:轉(zhuǎn)染Chk1基因的對照序列:正義鏈:5’-GATCCCCGTTCTCCGAACGTGTCACGTTTCAAG-3’,反義鏈:5’-AGAACGTGACACGTTCGGAGAATTTTTTGG-AAA-3’;③空白對照組:不作任何處理。轉(zhuǎn)染后繼續(xù)在含5% CO2的37℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h,完成后續(xù)實驗。
1.2.2利用實時熒光定量PCR檢測各組細胞中Chk1基因表達 取各組轉(zhuǎn)染后培養(yǎng)48 h細胞,利用細胞裂解液裂解后,用總RNA提取試劑盒獲得細胞中總RNA,利用紫外分光光度計檢測總RNA純度,以A260/A280≥1.80作為合格樣品完成后續(xù)實驗。將總RNA逆轉(zhuǎn)錄為cDNA,以cDNA為模板進行PCR。引物序列:Chk1引物:上游:5’-ATGCTCGCTGGAGAATTGC-3’,下游:5’-ATAAGGAAAGACCTGTGCGG-3’;GAPDH引物:5’-ACGGATTTGGTCGTATTGGG-3’,下游:5’-TGATTTTGGAGGGATGTCGC-3’。PCR反應(yīng)條件:94℃ 1 min,92℃ 30 s,56℃ 30 s,74℃ 30 s,連續(xù)進行38次循環(huán),每個樣品均設(shè)置6個平行反應(yīng)復(fù)孔。用2-△△Ct法對各組細胞中Chk1基因相對表達量進行分析。
1.2.3MTT法檢測各組細胞增殖能力 取各組細胞,胰酶消化,加入到96孔板中,調(diào)整細胞密度為2×105個/孔,繼續(xù)于含5% CO2的37℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。分別于培養(yǎng)12 h、24 h、48 h、72 h和96 h時,向各孔加入MTT液20 μl,繼續(xù)培養(yǎng)4 h,棄去上清,加入二甲基亞砜液150 μl,利用酶標儀于490 nm波長處檢測各孔吸光度A值,重復(fù)檢測6次,取均值。
1.2.4利用流式細胞術(shù)檢測各組細胞凋亡 取各組轉(zhuǎn)染后培養(yǎng)48 h細胞,胰酶消化,采用2 000×g離心力離心5 min,收集1×106個細胞,冷PBS沖洗3次,用1×結(jié)合緩沖液500 μl重新懸浮細胞,分別將Annexin V-FITC 5 μl和PI液5 μl加入各管,室溫下避光孵育15 min,于60 min內(nèi)上機檢測,計數(shù)凋亡細胞比例,各組重復(fù)檢測6次,取均值。
1.2.5利用流式細胞術(shù)檢測各組細胞周期 取各組轉(zhuǎn)染后培養(yǎng)48 h細胞,胰酶消化,采用2 000×g離心力離心5 min,收集1×106個細胞,用PBS緩沖液沖洗3次,于4℃下用70%無水乙醇過夜固定。離心后棄去上清,加入PBS靜置20 min,離心后棄去上清,將核糖核酸酶5 μl加入,37℃靜置60 min,將50 μl的PI加入,室溫下避光染色25 min,利用流式細胞儀對細胞周期進行檢測。
1.2.6利用Western blot法檢測各組細胞中Chk1、Cdc25C和Cyclin B1蛋白表達 取各組轉(zhuǎn)染后培養(yǎng)48 h細胞,利用細胞裂解液裂解后,提取總蛋白,用BCA法檢測蛋白純度并定量。取50 μg總蛋白,進行十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE),電轉(zhuǎn)移至PVDF膜,用5%脫脂奶粉進行封閉120 min,加入一抗兔抗Chk1多克隆抗體、兔抗Cdc25C多克隆抗體和兔抗人Cyclin B1抗體(稀釋比例:1∶1 200、1∶800、1∶1 000),4℃條件下過夜孵育,用TBST漂洗3次,將二抗加入,室溫下孵育60 min,用TBST漂洗3次,加入化學(xué)發(fā)光試劑盒進行避光顯色,拍照。用Image J圖像分析軟件對條帶進行分析,獲得各組細胞中Chk1、Cdc25C和Cyclin B1蛋白相對表達量。
1.3統(tǒng)計學(xué)分析
2.1各組細胞中Chk1基因表達
siRNA-Chk1組、siRNA-對照序列組和空白對照組細胞中Chk1 mRNA相對表達量分別為(1.22±0.20)、(2.10±0.13)和(2.14±0.23),與空白對照組和siRNA-對照序列組比較,siRNA-Chk1組細胞中Chk1 mRNA相對表達量降低,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F=43.813,P=0.000)。
2.2各組細胞增殖能力比較
MTT實驗結(jié)果顯示,與空白對照組和siRNA-對照序列組比較,siRNA-Chk1組細胞24 h、48 h、72 h和96 h時吸光度A值均降低,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),見圖1。
2.3各組細胞凋亡率比較
siRNA-Chk1組、siRNA-對照序列組和空白對照組細胞凋亡率分別為(15.2±2.5)%、(2.8±1.8)%和(2.5±0.9)%,與空白對照組和siRNA-對照序列組比較,siRNA-Chk1組細胞凋亡率顯著增加,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F=90.736,P=0.000),見圖2。
圖1 不同時點各組細胞增殖能力比較
圖2 流式細胞術(shù)檢測各組細胞凋亡情況(A:siRNA-Chk1組、siRNA-對照序列組和空白對照組)
2.4各組細胞周期比較
流式細胞術(shù)檢測結(jié)果顯示,siRNA-Chk1組G0/G1期和S期高于siRNA-對照序列組和空白對照組,而G2/M期低于siRNA-對照序列組和空白對照組,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),見表1。
表1 各組細胞周期比例比較
注:與空白對照組比較,aP<0.05;與siRNA-對照序列組比較,bP<0.05
2.5各組細胞中Chk1、Cdc25C和CyclinB1蛋白表達比較
與空白對照組和siRNA-對照序列組比較,siRNA-Chk1組細胞中Chk1、Cdc25C和Cyclin B1蛋白相對表達量均降低,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),見表2和圖3。
表2 各組細胞中Chk1、Cdc25C和Cyclin B1蛋白表達比較
注:與空白對照組比較,aP<0.05;與siRNA-對照序列組比較,bP<0.05
圖3 各組細胞中Chk1、Cdc25C和Cyclin B1蛋白表達
膀胱癌作為預(yù)后較差的泌尿系統(tǒng)腫瘤,病因和發(fā)病機制較為復(fù)雜,有研究指出[3],膀胱癌細胞較強的增殖能力是導(dǎo)致患者轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)的重要因素。Chk1位于人類11q24染色體,由13個外顯子組成,作為細胞周期檢測點中的主要蛋白,在調(diào)節(jié)細胞周期中發(fā)揮重要作用,是DNA損傷修復(fù)及保證基因完整性的關(guān)鍵基因[4]。正常生理狀態(tài)下,Chk1可將細胞阻滯在G2/M期檢測點,進行包括周期阻滯、錯配修復(fù)、周期恢復(fù)等一系列的級聯(lián)反應(yīng),使細胞基因完整及周期保持穩(wěn)定[5]。而細胞增殖及凋亡平衡打破,本應(yīng)停止增殖或發(fā)生凋亡的細胞仍進入細胞周期無限制增殖是導(dǎo)致腫瘤發(fā)生的根本原因[6]。研究表明[7],Chk1低表達于正常細胞,但卻高表達于多種惡性腫瘤組織中,參與了惡性腫瘤發(fā)生及進展過程。本研究利用siRNA技術(shù)特異性沉默人膀胱癌T24細胞中Chk1基因,熒光定量PCR和Western blot檢測結(jié)果均顯示,siRNA-Chk1組細胞中Chk1基因和蛋白相對表達量均降低,提示人膀胱癌T24細胞中Chk1基因被成功沉默。
MTT實驗結(jié)果顯示,與空白對照組和siRNA-對照序列組比較,siRNA-Chk1組細胞24 h、48 h、72 h和96 h時吸光度A值均降低,提示siRNA-Chk1組細胞增殖能力降低,說明特異性沉默Chk1基因可有效降低人膀胱癌T24細胞增殖能力。本研究顯示,與空白對照組和siRNA-對照序列組比較,siRNA-Chk1組細胞凋亡率顯著增加,說明特異性沉默Chk1基因可有效增加人膀胱癌T24細胞凋亡水平,進一步對細胞周期進行分析發(fā)現(xiàn),siRNA-Chk1組G0/G1期和S期高于siRNA-對照序列組和空白對照組,而G2/M期低于siRNA-對照序列組和空白對照組,說明特異性沉默Chk1基因可減弱人膀胱癌T24細胞G2/M期阻滯,使G2/M期細胞比例降低,有研究指出[8],Chk1基因高表達可使腫瘤細胞停留在G2/M期,從而有利于細胞的自我修復(fù),加速細胞增殖。而特異性沉默Chk1基因可阻滯這一過程。研究表明[9],Chk1/Cdc25C/CyclinB1是調(diào)控細胞G2/M期阻滯的主要通路。有研究指出[10],MMEQ可上調(diào)Chk1及Cdc25c基因表達,從而誘導(dǎo)膀胱癌TSGH8301細胞阻滯在G2/M期。本研究結(jié)果顯示,與空白對照組和siRNA-對照序列組比較,siRNA-Chk1組細胞中Chk1、Cdc25C和Cyclin B1蛋白相對表達量均降低,說明特異性沉默Chk1基因可能通過抑制Chk1/Cdc25C/CyclinB1通路而減少人膀胱癌T24細胞G2/M期阻滯。
綜上所述,特異性沉默Chk1基因可抑制人膀胱癌T24細胞增殖,加速細胞凋亡,其機制可能與抑制Chk1/Cdc25C/CyclinB1通路而減少細胞G2/M期阻滯有關(guān)。
[1]Smits VA,Gillespie DA.DNA damage control:regulation and functions of checkpoint kinase 1[J].FEBS J,2015,282(19):3681.
[2]張 瑤.細胞周期監(jiān)測點激酶1與DNA損傷應(yīng)答信號通路在腫瘤中的研究進展[J].腫瘤研究與臨床,2016,28(4):279.
[3]王杰燚,陳紅微,田小柯,等.miRNA和膀胱癌發(fā)生發(fā)展的研究進展[J].中國老年學(xué)雜志,2017,37(5):1257.
[4]馮少勇,張雁鋼,張 利,等.細胞周期點激酶l/2的研究進展[J].中華臨床醫(yī)師雜志(電子版),2015,9(10):136.
[5]鄭林峰,倪型灝.細胞周期檢測點激酶1研究進展[J].浙江實用醫(yī)學(xué),2016, 21(1):76.
[6]Peng G,Liao Y,Shen C.miRNA-429 inhibits astrocytoma proliferation and invasion by targeting BMI1[J].Pathol Oncol Res,2017,23(2):369.
[7]Goto H,Kasahara K,Inagaki M.Novel insights into Chk1 regulation by phosphorylation[J].Cell Struct Funct,2015,40(1):43.
[8]Peng ZG,Yao YB,Yang J,et al.Mangiferin induces cell cycle arrest at G2/M phase through ATR-Chk1 pathway in HL-60 leukemia cells[J].Genet Mol Res,2015,14(2):4989.
[9]吉曉霞,曾 穎,何 潔,等.DADS通過Chk1/Cdc25C/CyclinB1/CDK1通路誘導(dǎo)白血病HL-60細胞G2/M期阻滯[J].中國藥理學(xué)通報,2015,31(2):221.
[10]Hsu SC,Yu CC,Yang JS,et al.A novel synthetic 2-(3-methoxyphenyl)-6,7-methylenedioxoquinolin-4-one arrests the G2/M phase arrest via Cdc25c and induces apoptosis through caspase- and mitochondria-dependent pathways in TSGH8301 human bladder cancer cells[J].Int J Oncol,2012,40(3):731.
R737.14
A
2016-11-19)
*通訊作者
1007-4287(2017)10-1834-04