胡 斐,陳 麗,馬 萍,唐文如,盛苗苗
據世界衛(wèi)生組織估計,全球2018 年新增結直腸癌病例19 292 789 例,在所有新增腫瘤病例數中占10%,居第3 位;死亡9 958 133 例,占腫瘤所有死亡病例的9.4%,居第2 位[1]。根據中國各地區(qū)登記的惡性腫瘤發(fā)病率和死亡率數據估計,2015 年中國新發(fā)結直腸癌約38.8 萬例,在全部惡性腫瘤中居第3 位,世界人口標化發(fā)病率為17.2/10 萬;2015 年結直腸癌死亡人數為18.7 萬例,在全部惡性腫瘤中居第5 位,世界人口標化死亡率為8.12/10 萬[2];2013 和2014 年結直腸癌的世界人口標化發(fā)病率分別為17.2/10萬和17.52/10 萬,世界人口標化死亡率分別為7.76/10 萬和7.91/10 萬。由此可見,結直腸癌的發(fā)病率和死亡率都呈上升趨勢[3-4]。2000—2014年,年齡<50 歲結直腸癌患者的死亡率增加13%;但同時,由于結直腸癌早期篩查的覆蓋面較廣,因此年齡≥50 歲結直腸癌患者的死亡率下降了34%[3]。因此,早期篩查是結直腸癌防治的重要措施。
結直腸腺瘤可通過3 種分子機制發(fā)展成為結直腸癌,包括染色體不穩(wěn)定(chromosomal instability,CIN)、微衛(wèi)星不穩(wěn)定(microsatellite instability,MSI)和CpG 島甲基化表型(CpG island methylator phenotype,CIMP),分別占結直腸癌的65%~85%、12%~15%和10%~20%。根據CIMP,結直腸癌可分為高CIMP 和低CIMP。高CIMP 預示預后較差,但當存在MSI 時,高CIMP 則預示著較好的預后[4]。
Ras-結合結構域家族蛋白1A(Ras-association domain family 1A,RASSF1A)是一種抑癌基因,屬于RASSF1 家族成員,參與多種生物學進程,包括微管穩(wěn)定、基因組穩(wěn)定性、細胞周期調控、細胞黏附和遷移以及細胞凋亡等。在多種腫瘤中,RASSF1A基因常因啟動子高甲基化而沉默,而甲基化是腫瘤的高風險因素[5-6]。RASSF1A基因的甲基化率在各種腫瘤中不盡相同,在肺癌中為32%~82%,在胃癌中為4%~67%,在肝癌中為19%~100%,在乳腺癌中為49%~65%[7]。
結直腸癌中RASSF1A基因的甲基化率為12%~81%。RASSF1A 與結直腸癌相關性的Meta 分析以及腫瘤基因組圖譜(The Cancer Genome Atlas,TCGA)分析結果都顯 示,RASSF1A 是結直腸癌的高危因素,并且預示預后較差[8-9]。雖然RASSF1A基因甲基化與結直腸癌的關系較為密切,但RASSF1A 在結直腸癌中的抑癌機制尚待深入研究。本研究首先篩選得到RASSF1A基因甲基化的結直腸癌DLD-1 細胞,然后恢復DLD-1 細胞中RASSF1A 的表達水平,隨后進一步研究其對DLD-1 細胞的增殖、凋亡、線粒體膜電位以及細胞黏附的影響。
人結直腸癌上皮細胞DLD-1 以及人結直腸腺癌細胞HCT116、SW480、HT-29 和LoVo 購自國家實驗細胞資源共享服務平臺(北京總部)。胎牛血清(fetal bovine serum,FBS)和RPMI 1640 培養(yǎng)液購自美國Gibco 公司。實驗所用細胞用含10% FBS 的RPMI 1640 培養(yǎng)液,置于37 ℃、CO2體積分數為5%的培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)。
Annexin Ⅴ-FITC/ 碘化丙 啶(propidium iodide,PI)凋亡檢測試劑盒(貨號:556547)購自美國BD 公司,JC-1 線粒體膜電位檢測試劑盒(貨號:M8650)購自北京索萊寶科技有限公司,CCK-8 試劑盒(貨 號:40203ES76)購自上海翊圣生物科技有限公司,DCFHDA(貨 號:D6883)和TRIzol 試 劑(貨 號:T9424)購自美國Sigma 公司。實時熒光定量PCR 檢測試劑盒Roche SYBR Green Master(貨號:4913914001)購自瑞士Roche 公司,空載體PEAK13 由本實驗室自行保存,克隆試劑盒ClonExpress MultiS One Step Cloning Kit(貨號:C113-01)和亞硫酸氫鹽測序PCR(bisulfite sequencing PCR,BSP)擴增使用的Green Taq Mix 購自南京諾唯贊生物科技股份有限公司,轉染試劑LipofectAMINETM2000(貨號:11668-019)購自美國Invitrogen 公司,亞硫酸鹽修飾試劑盒EZ DNA Methylation-Gold Kit(貨號:D5006)購自美國Zymo Research 公司,反轉錄試劑(貨號:A2801)購自美國Promega 公司。限制性核酸內切酶NheI(貨號:1241S)購自日本TaKaRa公司,NotI 購自美 國New England Biolabs 公司(貨號:R3189S)。感受態(tài)細胞T1(貨號:370419)購自北京全式金生物技術有限公司,質粒提取和PCR 產物純化試劑盒(貨號:DP103-02 和DP204-02)購自天根生化科技(北京)有限公司。兔抗人RASSF1A8 多克隆抗體(貨號:NHA297)購自美國Novogene 公司,鼠抗人Bcl-2 單克隆抗體(貨號:610539)購自美國BD 公司,鼠抗人GAPDH(內參照)單克隆抗體(貨號:SC-322333)和兔抗人Bcl-2 結合蛋白X(Bcl-2-associated X,Bax)多克隆抗體(貨號:SC-493)購自美國SANTA 公司,兔抗人Yes 相關蛋白1(Yes-associated protein 1,YAP1)(貨號:A1002)、磷酸化-YAP1(phospho-YAP1,p-YAP1)、p-YAP1-S397(貨號:AP0922)、絲氨酸/ 蘇氨酸-蛋白激酶1(serine/threonine-protein kinase 1,LATS1)(貨號:A7159)和p-LATS1-S909/LATS2-S872 多克隆抗體(貨號:AP0904)均購自美國ABclonal 公司,兔抗人PRKN(parkin RBR E3 ubiquitin protein ligase)多克隆抗體(貨號:WL02512)購自美國Wanleibio 公司,兔抗人LC3 多克隆抗體(貨號:NB100-2331)購自美國NOVUS 公司,兔抗人p62 單克隆抗體(貨號:8025s)購自美國CST 公司,鼠抗人RAS 單克隆抗體(貨號:610002)購自美國BD 公司,兔抗人RAF-1 多克隆抗體(貨號:SC-133)購自美國SANTA 公司,鼠抗人絲裂原活化蛋白激酶激酶(mitogen-activated protein kinase kinase,MEK)單克隆抗體(貨號:4694S)、兔抗人p-MEK-S217/221(貨號:0154S)、磷酸化-細胞外信號調節(jié)激酶(phospho-extracellular signalregulated kinase,p-ERK)(貨號:3192S)和磷脂酰肌 醇3-激 酶(phosphoinositide 3-kinase,PI3K)單克隆抗體(貨號:4249S)、兔抗人哺乳動物雷帕霉素靶體蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)多克隆抗體(貨號:2972S),兔抗人p-mTOR-S2448 單克隆抗體(貨號:2976S)、兔抗人蛋白激酶B(protein kinase B,PKB,又稱AKT)單克隆抗體(貨號:3788S)、兔抗人p-AKT-T308(貨號:9275S)、4EBP1(貨號:9452S)、p-4EBP1(T37/46)(貨號:9459S)、p-4EBP1(S65)(貨號:9451S)和p-4EBP1-T70多克隆抗體(貨號:9455S)均購自美國CST 公司,鼠抗人α-tubulin 和β-actin 單克隆抗體(貨號:sc-69971 和sc-47778)購自美國SANTA 公司,兔抗人cofilin(貨號:A1704)和CTTN(貨號:A18038)多克隆抗體購自美國Abclonal 公司,兔抗人黏著斑蛋白(vinculin)多克隆抗體購自美國Sigma 公司,兔抗人β-連環(huán)蛋白(β-catenin)多克隆抗體(貨號:9562S)購自美國CST 公司;辣根過氧化物酶標記的羊抗兔(貨號:111-035-003)或羊抗鼠(貨號:115-035-003)IgG 購自美國Jackson Immuno Research 公司。
PCR 儀(型號:2720)和實時熒光定量PCR 儀(型號7300)為美國Applied Biosystems公司產品,流式細胞儀(型號:Accuri C6)為美國BD 公司產品。
收集人結直腸癌上皮細胞DLD-1 以及人結直腸腺癌細胞HCT116、SW480、HT-29 和LoVo(細胞數為2×106~1×107個)共5 種細胞株,采用異丙醇沉淀法抽提細胞DNA;隨后,采用EZ DNA Methylation-Gold Kit 對DNA 進行亞硫酸鹽修飾,以修飾后的DNA 為模板進行PCR 擴增。上游引物序列為5’-GGTTTTATAGT TTTTGTATTTAGGTTTTTA-3’,下游引物序列為5’-CAACTCAATAAACTCAAACTCCC-3’(Green Taq 酶為北京諾禾致源科技股份有限公司產品)。PCR 擴增條件:94 ℃預變性10 min;94 ℃解鏈30 s,退火溫 度從72 ℃開始梯度下降,每一個循環(huán)降低2 ℃,逐步將退火溫度降至58 ℃,退火時間為45 s,72 ℃延伸1 min;以58 ℃為退火溫度再進行35個循環(huán)。由北京擎科新業(yè)生物技術有限公司完成PCR 產物測序。
收集人 結直腸 癌DLD-1、HCT116 和HT-29 細胞株(細胞數為2×106~1×107個)。采用TRIzol 法提取細胞總RNA,并且反轉錄為cDNA;以cDNA 為模板(1 μL),加入5 μL 2×SYBR Green 和終濃度為0.5 μmol/L 的上下游引物,用去離子水補充反應體積至10 μL。用AB公司的7300 RT 機進行檢測,程序為95 ℃預變性10 min,95 ℃變性15 s,60 ℃退火和延伸1 min。RASSF1A基因上游引物序列為5’-CACCTG ACCTTTCTCAAG-3’,下游引物序列為5’-GA TGAAGCCTGTGTAAGAA-3’;內參照GAPDH基因上游引物序列為5’-GGTGGTCTCCTC TGACTTCAACA-3’,下游引物序列為5’-GTT GCTGTAGCCAAATTCGTTGT-3’。
以HT-29 細胞的cDNA(cDNA 的獲得同1.3 節(jié))為模板,以攜帶有限制性核酸酶切NheI和NotI 序列的引物進行RASSF1A基因擴增。RASSF1A基因上游引物序列為5’-GAAGCTT GAATTCGCGCTAGCCATGTCGGGGGAGCC TGAG-3’,下游引物序列為5’-TGGGCTGGCT TACCTGCGGCCGCTTCACCCAAGGGGGCA GG-3’。DNA 擴增采用南京諾唯贊生物科技股份有限公司的Phanta? Max Super-Fidelity 試劑盒,具體PCR 擴增條件參閱試劑盒提供的操作說明。擴增獲得的PCR 產物采用PCR 產物純化試劑盒進行回收,然后用NheI 和NotI 雙酶切處理載體,DNA 片段不進行酶切處理。將酶切處理后的載體和回收的PCR 產物用ClonExpress?MultiS One Step Cloning Kit 進行連接。將連接獲得的重組質粒轉化至感受態(tài)T1 細胞中,并進行克隆篩選。具體流程:先冰上解凍50 μL T1細胞,解凍后加入5 μL 重組質粒,冰上孵育30 min,42 ℃水浴60 s,加入500 μL 不含抗生素的LB 培養(yǎng)液,37 ℃低速振蕩孵育2 h,然后涂抹至固體LB 培養(yǎng)基上,37 ℃ 16 h;挑選陽性克隆進行菌落PCR 擴增。以菌落為模板,先以5’-CA TGCTAGCCATGTCGGGGGAGCCTGAG-3’為上游引物,5’-CGCGCGGCCGCTCTCATG AATTCACCCAAGGGGGCAGG-3’為下游引物進行第1 輪篩選,得到第1 輪陽性菌落;再從 第1 輪陽性 菌落中,以5’-GCAGTGCG CGCATTGC-3’為上游引物以及5’-CGCGCG GCCGCTCTCATGAATTCACCCAAGGGGGCA GG-3’為下游引物進行第2 輪篩選,得到第2 輪陽性菌落。由北京擎科新業(yè)生物技術有限公司對第2 輪陽性菌落進行測序驗證,得到序列準確的陽性克隆。挑取陽性克隆接種于LB 培養(yǎng)液進行擴增培養(yǎng)。然后,采用質粒提取試劑盒提取質粒。
采用CCK-8 法檢測RASSF1A基因過表達對DLD-1 細胞增殖的影響。先將DLD-1 細胞以5 000 個/孔的密度接種于96 孔板中,待12 h 細胞貼壁后用,采用LipofectAMINETM2000 進行瞬時轉染,將RASSF1A基因過表達重組質粒轉入DLD-1細胞,以細胞中只加入轉染試劑作為對照組。分別于24、48 和72 h 時加入CCK-8 試劑,37 ℃孵育30 min 后,在酶聯免疫檢測儀波長450 nm 處檢測各孔的D值。
采用FCM 法檢測RASSF1A基因過表達對DLD-1 細胞凋亡的影響。將DLD-1 細胞以1.75×105個的細胞數接種于6 孔板中,待12 h 細胞貼壁后,采用LipofectAMINETM2000 進行瞬時轉染,實驗分組同1.5 節(jié)。待細胞轉染24、48 和72 h 后收集細胞,用Annexin V-FITC/PI 染色后檢測各組細胞的凋亡率,實驗流程參閱說明書。
DCFH-DA 用DMSO 配制成10 nmol/L 的母液。細胞的處理及分組同1.5 節(jié)。同時,設置加入H2O2處理的陽性對照組[即在細胞培養(yǎng)48 h 后向陽性對照組中加入2% 的H2O2(以1 ∶1 000 的體積比進行稀釋),37 ℃處理30 min]。各組細胞培養(yǎng)48 h 后,更換為無血清培養(yǎng)液,同時以1 ∶1 000 的體積比進行稀釋后加入DCFH-DA,37 ℃孵育30 min。用胰蛋白酶消化后收集細胞,再用PBS 重懸細胞,上流式細胞儀檢測ROS 含量。
將DLD-1 細胞(1.75×105個)接種于6 孔板中,待12 h 細胞貼壁后,用Lipofect AMINETM2000 進行轉染,細胞的處理及分組同1.5 節(jié)。轉染48 h 后收集細胞,采用JC-1 試劑盒進行膜電位檢測,檢測流程參閱說明書。
DLD-1 細胞(1.75×105個/孔)接種于6 孔板 中,待12 h 細胞貼壁后,用Lipofect AMINETM2000 進行瞬時轉染,分別于24、48 和72 h 時收集細胞。用RIPA 蛋白裂解液提取細胞蛋白,BCA 法檢測蛋白濃度,隨后按20 μg/孔的上樣量行SDS-PAGE 分離蛋白(分離膠濃度為4%~20%梯度),將分離后的蛋白采用濕轉法以180 mA 的電流3 h 轉移至PVDF膜上,用含5%脫脂牛奶的封閉液室溫條件下封閉處理1 h;用TBST 洗膜,每次5 min 重復3次;用含2%牛血清蛋白(bovine serum albumin,BSA)的TBS 稀釋一抗(體積稀釋比例均為1 ∶1 000)后,滴加于膜上4 ℃孵育過夜。再用TBST洗膜,每次5 min 重復3 次;加入二抗(辣根過氧化物酶標記的羊抗兔或羊抗鼠IgG),二抗與TBST 的體積稀釋比例均為1 ∶1 000,室溫孵育2 h;用TBST 洗膜,每次10 min 重復3 次。最后加入電化學發(fā)光試劑于膜上,采用Tanon 化學發(fā)光/熒光圖像分析系統進行拍照。
Fig.1 The methylation of Ras-association domain family 1A (RASSF1A) promoter in DLD-1,HCT116,HT-29,LoVo and SW480 cells was detected by bisulfite sequencing PCR (BSP).圖1 BSP 法檢測5 種結直腸癌細胞株(DLD-1、HCT116、HT-29、LoVo 和SW480)中RASSF1A 基因啟動子區(qū)的甲基化情況
所用一抗為兔抗人RASSF1A8、Bax、YAP1、p-YAP1、p-YAP1-S397、LATS1、p-LATS1-S909/LATS2-S872、PRKN、LC3 和RAF-1 多克隆抗體,鼠抗人Bcl-2、RAS 和GAPDH(內參照)單克隆抗體,兔抗人p62 單克隆抗體,鼠抗人MEK單克隆抗體,兔抗人p-MEK-S217/221、p-ERK和p-PI3K 單克隆抗體,兔抗人mTOR 多克隆抗體、兔抗人p-mTOR-S2448 單克隆抗體、兔抗人AKT 單克隆抗體及兔抗人p-AKT-T308 多克隆抗體,兔抗人4EBP1、p-4EBP1(T37/46)、p-4EBP1(S65)和p-4EBP1-T70 多克隆抗體,鼠抗人α-tubulin 和β-actin 單克隆抗體,兔抗人cofilin、CTTN、vinculin 和β-catenin 多克隆抗體。顯影液使用Tanon(貨號:180-501)。
應用Graph Pad Prism 7 軟件對所有的實驗結果進行統計學分析。所有的實驗均獨立重復3 次,計量資料以表示。各組間比較采用單因素方差分析,組內兩兩比較采用Tukey-t檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。
首先采用BSP 方法檢測結直腸癌DLD-1、HCT116、HT-29、LoVo 和SW480 細胞中RASSF1A基因的甲基化水平。結果(圖1)顯示,只有DLD-1 細胞中RASSF1A基因啟動子區(qū)發(fā)生甲基化。
為了驗證啟動子區(qū)甲基化對RASSF1A基因轉錄的影響,本研究檢測了DLD-1、HCT116 和HT-29 細胞中RASSF1A mRNA 的表達水平。結果(圖2)顯示,與HCT116 和HT-29 細胞相比,DLD-1 細胞中幾乎檢測不到RASSF1A mRNA的表達。
Fig.2 The expressions level of Ras-association domain family 1A (RASSF1A) mRNA in DLD-1,HCT116 and HT-29 cells was detected by real-time fluorescent quantitative PCR.**P<0.01,vs DLD-1 cells (n=3).圖2 實時熒光定量PCR 法檢測3 種結直腸癌細胞株(DLD-1、HCT116 和HT-29)中RASSF1A mRNA 的表達水平
Fig.3 The expression level of Ras-association domain family 1 A (RASSF1A) protein in DLD-1 cells transfected with recombinant plasmid pEAK13-RASSF1A for 4,8,12,24 and 48 h was detected by Western blotting.DLD-1 cells were treated with only LipofectAMINETM 2000 as the control.圖3 蛋白質印跡法檢測轉入RASSF1A 基因過表達重組質粒(pEAK13-RASSF1A)不同時間后對DLD-1 細胞中RASSF1A 蛋白表達水平的影響
隨后構建了RASSF1A 過表達載體,并轉入DLD-1 細胞。蛋白質印跡法檢測結果(圖3)顯示,與對照組相比,轉染RASSF1A 過表達載體8 h 后,DLD-1 細胞開始表達RASSF1A 蛋白。
為驗證RASSF1A 是否參與了DLD-1 細胞的凋亡進程,本研究將RASSF1A 過表達載體轉入DLD-1 細胞中以恢復其表達。在重組質粒PEAK13-RASSF1A 轉 染24、48 和72 h 時,采用FCM 法檢測細胞凋亡率。結果顯示(圖4)顯示,相較于對照組,RASSF1A 過表達組在24、48 和72 h 時的DLD-1 細胞凋亡率明顯提高(P均<0.05)。
進一步采用蛋白質印跡法檢測了凋亡相關蛋白Bcl-2、Bax 和聚二磷酸腺苷核糖聚合酶(poly ADP-ribose polymeras,PARP)的表達水平。結果(圖5A)顯示,相較于對照組,24、48 和72 h時RASSF1A 過表達組中Bcl-2 和Bax 蛋白的表達量明顯下調(P均<0.001),并出現剪切型-PARP的表達(P<0.05),進一步驗證了RASSF1A 對DLD-1 細胞的促凋亡作用。
同時,本研究還進一步檢測了與凋亡相關MST/LATS/YAP 通路。結果顯示(圖5B),72 h時LATS1(P<0.05)和YAP1(P<0.001)蛋白及其磷酸化p-LATS1(P<0.001)和p-YAP1蛋白(P<0.001)的表達水平均明顯下調。這一結果提示YAP1 功能的下調,提示RASSF1A 也可通過此通路促進凋亡的發(fā)生。
雖然本研究中觀察到RASSF1A 過表達可促進DLD-1 細胞凋亡,但同時也觀察到Bax 表達水平下調(圖5A)。通過查找相關文獻[10]發(fā)現,環(huán)-環(huán)間-環(huán)PRKN 能夠使Bax 定位于線粒體膜上,并使其降解。PRKN 還可通過促進線粒體蛋白TOMM20、RHOT1/MIRO1 和USP30 的泛素化而促進功能失調的膜電位降低的線粒體自噬。因此,本研究使用攜帶有RASSF1A基因的重組質粒轉染DLD-1 細胞48 h 后,采用DCFH-DA探針檢測DLD-1 細胞中的ROS 水平,并使用JC-1 探針檢測細胞的線粒體膜電位水平。
Fig.4 The effect of Ras-association domain family 1A (RASSF1A) overexpression on apoptosis of DLD-1 cells was detected by FCM method.pEAK13-RASSF1 group: DLD-1 cells were transfected with recombinant plasmid pEAK13-RASSF1A;Control group: DLD-1 cells were treated with LipofectAMINETM2000 alone.*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001 (n=3).圖4 FCM 法檢測RASSF1A 過表達對DLD-1 細胞凋亡的影響
DCFH-DA 染色法檢測結果(圖6)顯示,在H2O2刺激下,細胞內ROS 含量明顯增多;與對照組相比,在H2O2的刺激下,DCFH-DA 熒光帶右移(P<0.001),但RASSF1A 過表達組未發(fā)現DCFH-DA 熒光帶明顯右移(P<0.05),由此說明DLD-1 細胞中ROS 水平未發(fā)生變化。
JC-1 染色法檢測結果(圖7)顯示,DLD-1細胞過表達RASSF1A 后,JC-1 的綠色熒光強度增強(P<0.05),說明細胞的線粒體膜電位下降。
蛋白質印跡法檢測結果(圖8)顯示,轉入RASSF1A 48 h 時,線粒體自噬蛋白PRKN 表達水平即上調(P<0.05)。檢測DLD-1 細胞的自噬水平,發(fā)現24 h 時LC3-Ⅱ的表達水平明顯上調(P<0.05),而p62 蛋白表達水平明顯下調(P<0.01)。
鑒于RASSF1A 可促進DLD-1 細胞凋亡,本研究又檢測了其對DLD-1 細胞增殖的影響。使用CCK-8 試劑盒檢測RASSF1A 轉染至DLD-1 后24、48 和72 h 時的細胞增殖情況。結果(圖9)顯示,從48 h 開始,RASSF1A 可明顯抑制DLD-1 細胞的增殖(P<0.01)。
由于RASSF1A 是RAS 結合結構域蛋白家族成員,因此檢測RAS/RAF 通路相關蛋白的表達情況。結果(圖10)顯示,在轉染RASSF1A 后,RAS和RAF的表達水平均明顯下調(P均<0.001)。隨后,又檢測了與增殖相關的PI3K/mTOR 通路相關蛋白的表達情況,結果(圖11)顯示從48 h 開始,PI3K 和p-PI3K 及其下游mTOR 和p-mTOR 的表達水平均明顯下調(P均<0.01)。
Fig.5 The expression levels of apoptosis-related proteins Bcl-2,Bcl-2-associated X (Bax),poly ADPribose polymeras (PARP) and cleaved-PARP (A) as well as MST/LATS/YAP pathway-related proteins Yesassociated protein 1 (YAP1),phospho-YAP1 (p-YAP1),serine/threonine-protein kinase 1 (LATS1) and p-LATS1 (B) in DLD-1 cells transfected with recombinant plasmid pEAK13-RASSF1A were detected by Western blotting.DLD-1 cells were treated with LipofectAMINETM 2000 alone as the control.*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001,vs the control group (n=3).圖5 蛋白質印跡法檢測轉入RASSF1A 基因過表達重組質粒(pEAK13-RASSF1A)不同時間后對DLD-1 細胞中凋亡相關蛋白(A)以及MST/LATS/YAP 信號通路中相關蛋白(B)表達水平的影響
Fig.6 The reactive oxygen species (ROS) level in DLD-1 cells transfected with recombinant plasmid pEAK13-RASSF1A was detected by DCFH-DA method.DLD-1 cells were treated with LipofectAMINETM 2000 alone as the control;DLD-1 cells were treated with H2O2 as the positive control.***P<0.001 (n=3).圖6 采用DCFH-DA 染色法檢測RASSF1A 基因過表達對DLD-1 細胞中ROS 水平的影響
Fig.7 The mitochondrial membrane potential of DLD-1 cells transfected with recombinant plasmid pEAK13-RASSF1A was detected by JC-1 method.DLD-1 cells were treated with only LipofectAMINETM 2000 as the control.*P<0.05 (n=3).圖7 JC-1 探針法檢測RASSF1A 基因過表達對DLD-1 細胞線粒體膜電位的影響
Fig.8 The expression levels of autophagy-related proteins PRKN,LC3 and p62 in DLD-1 cells transfected with recombinant plasmid pEAK13-RASSF1A for 24,48 and 72 h were detected by Western blotting.DLD-1 cells were treated with LipofectAMINETM 2000 alone as the control.*P<0.05,**P<0.01,vs the control group(n=3).圖8 蛋白質印跡法檢測轉入RASSF1A 基因過表達重組質粒(pEAK13-RASSF1A)后不同時間對DLD-1 細胞線粒體膜自噬相關蛋白表達水平的影響
Fig.9 The cell viabilities of DLD-1 cells transfected with recombinant plasmid pEAK13-RASSF1A for 24,48 and 72 h were detected by CCK-8 method.DLD-1 cells were treated with LipofectAMINETM2000 alone as the control.**P<0.01,***P<0.01 (n=3).圖9 CCK-8 法檢測轉入RASSF1A 基因過表達重組質粒(pEAK13-RASSF1A)不同時間后對DLD-1細胞增殖的影響
Fig.11 The expression levels of Ras/Raf pathway-related proteins phosphoinositide 3-kinase (PI3K),phospho-PI3K (p-PI3K),mammalian target of rapamycin (mTOR),p-mTOR,4EBP1,p-4EBP1,protein kinase B (PKB,also known as AKT) and p-AKT in DLD-1 cells transfected with recombinant plasmid pEAK13-RASSF1A for 24,48 and 72 h were detected by Western blotting.DLD-1 cells were treated with LipofectAMINETM2000 alone as the control.*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001,vs the control group (n=3).圖11 蛋白質印跡法檢測轉入RASSF1A 基因過表達重組質粒(pEAK13-RASSF1A)不同時間后PI3K/mTOR 通路相關蛋白的表達情況
蛋白質印跡法檢測結果(圖12A)顯示,轉入pEAK13-RASSF1A 48 h 后,DLD-1 細胞中β-actin 蛋白的表達水平下調(P<0.01)。通過檢索文獻[11]發(fā)現,β-actin 可能參與細胞的黏附過程。
隨后,本研究檢測了細胞黏附附相關蛋白,結果(圖12B)顯示轉入pEAK13-RASSF1A72h后,細胞黏附相關蛋白β-catenin、vinculin 和CTTN 的表達水平均明顯下調(P均<0.01)。這一結果表明,RASSF1A 可抑制黏附相關蛋白的表達。
Fig.12 The expression levels of β-actin (A),adhesion protein cofilin,CTTN,vinculin and β-catenin (B)in DLD-1 cells transfected with recombinant plasmid pEAK13-RASSF1A for 24,48 and 72 h were detected by Western blotting.DLD-1 cells were treated with LipofectAMINETM2000 alone as the control.*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001,vs the control group (n=3).圖12 蛋白質印跡法檢測轉入RASSF1A 基因過表達重組質粒(pEAK13-RASSF1A)后不同時間對β-actin(A)和細胞黏附相關蛋白(B)表達水平的影響
本研究首先從結直腸癌細胞中篩選出RASSF1A基因啟動子甲基化的DLD-1 細胞,隨后將構建的RASSF1A 過表達載體轉入DLD-1細胞中,使其恢復RASSF1A 的表達,并且從細胞凋亡、增殖、黏附和線粒體自噬等多個方面檢測恢復RASSF1A 表達對DLD-1 細胞的影響。研究結果顯示,RASSF1A 能夠通過抑制YAP 和Bcl-2 通路而促進DLD-1 細胞的凋亡;同時,能夠通過上調PRKN 表達水平促進線粒體自噬。此外,RASSF1A 還能夠抑制PI3K/mTOR 和RAS/RAF-1 通路,從而抑制結直腸癌細胞DLD-1 的增殖,并且通過下調細胞黏附相關蛋白β-catenin和vinculin 等的表達而降低細胞的黏附能力。
一般認為,RASSF1A 能夠通過磷酸化激活MST1/2,而MST1/2 磷酸后可進一步激活LATS1/2,激活的LATS1/2 可使下游的YAP1 磷酸化,從而阻止YAP 入核行使促癌功能,繼而引發(fā)細胞凋亡。本研究發(fā)現,MST/LATS/YAP 通路中YAP 及其磷酸化蛋白的表達水平均有所下降,說明RASSF1A 在DLD-1 細胞中可能并非通過MST/LATS/YAP 通路來影響YAP1 的功能,而是通過其他機制抑制YAP1 的促癌功能。此外,對于YAP1 究竟發(fā)揮抑癌還是促癌作用,尚存在一定的分歧。YAP 在結直腸癌中既發(fā)揮促癌作用,又發(fā)揮抑癌作用[12]。除YAP 通路以外,本研究還從Bcl-2 和Bax 蛋白水平檢測了細胞凋亡的發(fā)生情況。同時,本研究還觀察到RASSF1A 可使DLD-1 細胞中線粒體自噬增加而引起膜電位改變,提示RASSF1A 還可能通過線粒體自噬促進細胞凋亡。
一些細胞黏附分子的高表達能夠促進上皮-間質轉 化(epithelial-mesenchymal transitions,EMT)的發(fā)生,使細胞的運動性和侵襲性增加,促進腫瘤發(fā)生,并且EMT 被認為是驅動腫瘤發(fā)生和轉移的主要因素[13]。β-catenin 作為E-cadherin/catenin 復合物的成分,可能參與了細胞黏附性的調控,由此推測RASSF1A 也可能通過下調β-catenin 而進一步下調E-cadherin 的表達水平,從而在一定程度上抑制EMT 的發(fā)生。CTTN(cortactin)除了參與對β-actin 和細胞形態(tài)的調控以外,還能夠促進癌細胞的侵襲和轉移[14]。由此推測,RASSF1A 可能通過下調CTTN 的表達水平,抑制DLD-1 細胞的侵襲和轉移能力,這為今后的研究提供了新的方向。本研究還通過蛋白質印跡法檢測了LC3-Ⅱ的表達情況,從細胞水平驗證自噬的發(fā)生,并且在細胞水平對細胞黏附進行了驗證。
總之,RASSF1A 可以通過促進DLD-1 細胞的凋亡和線粒體自噬以及抑制細胞的增殖和黏附而發(fā)揮抑癌作用。今后有待開展進一步研究,更深入地探討RASSF1A 在結直腸癌中的作用機制。