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乙肝病毒X蛋白结合蛋白对腺样囊性癌细胞株ACC-2生物学行为的影响

2017-12-19孟雪齐晓宇刘维贤王瑶王秋旭

中国医科大学学报 2017年12期
关键词:唾液腺细胞株划痕

孟雪,齐晓宇,刘维贤,王瑶 ,王秋旭

(1. 中国医科大学附属盛京医院口腔颌面外科,沈阳 110004; 2. 辽宁省铁法煤业集团总医院口腔科,辽宁 铁岭 112000; 3. 沈阳农业大学畜牧兽医学院预防兽医学教研室,沈阳 110866)

乙肝病毒X蛋白结合蛋白对腺样囊性癌细胞株ACC-2生物学行为的影响

孟雪1,齐晓宇2,刘维贤1,王瑶3,王秋旭1

(1. 中国医科大学附属盛京医院口腔颌面外科,沈阳 110004; 2. 辽宁省铁法煤业集团总医院口腔科,辽宁 铁岭 112000; 3. 沈阳农业大学畜牧兽医学院预防兽医学教研室,沈阳 110866)

目的探讨乙肝病毒X蛋白结合蛋白 (HBXIP) 对腺样囊性癌细胞株ACC-2生物学行为的影响及其机制。方法采用siRNA转染法抑制腺样囊性癌细胞株ACC-2中HBXIP的表达;实时PCR和Western blotting检测HBXIP基因及蛋白表达水平;MTT法检测HBXIP-siRNA对细胞增殖的影响;transwell法检测HBXIP-siRNA对细胞侵袭的影响;划痕实验检测HBXIP-siRNA对细胞迁移的影响;蛋白印迹方法检测HBXIP-siRNA对PI3K/Akt信号通路中Akt、p-Akt、PI3K、p-PI3K及对S100A4蛋白表达量的影响。结果HBXIP在ACC-2中高表达,HBXIP-siRNA成功转染细胞株。MTT结果显示,48、72、96 h时实验组中存活的细胞数低于对照组,差异有统计学意义 (P < 0.05) ;划痕实验结果显示,实验组细胞迁移率明显低于对照组 (P < 0.01) ;transwell小室实验结果显示,实验组中细胞侵袭个数明显低于对照组 (P < 0.01) ;蛋白印迹结果显示,相对于对照组,实验组细胞中p-Akt、p-PI3K及S100A4的表达量随着HBXIP基因沉默而相对降低。结论HBXIP可促进腺样囊性癌细胞株ACC-2增殖、迁移和侵袭,其机制可能与促进Akt、PI3K磷酸化及增加S100A4蛋白表达量有关。

乙肝病毒X蛋白结合蛋白; 腺样囊性癌细胞株ACC-2; 唾液腺; 生物学功能; PI3K/Akt信号通路

腺样囊性癌 (adenoid cystic carcinoma,ACC) 是最常见的唾液腺恶性肿瘤之一,约占所有唾液腺恶性肿瘤的22%[1],早期即侵犯神经和血管,容易发生远处肺部转移[2]。目前ACC的治疗多采用手术联合放化疗,但效果不佳。乙肝病毒X蛋白结合蛋白 (hepatitis B X-interacting protein,HBXIP) 通过与乙肝病毒X (hepatitis B-virus X,HBX) 蛋白C末端特异性结合降低其活性,从而影响乙肝病毒的复制周期[3-4]。HBX蛋白被认为是一种多功能癌蛋白,既可以激活信号转导通路,又可以直接作用于细胞转录因子,抑制肝癌细胞凋亡[5]。研究[6]发现,在唾液腺恶性肿瘤细胞中,HBX的表达水平升高,乙型肝炎病毒与唾液腺恶性肿瘤存在相关性。目前尚无文献报道HBXIP与唾液腺ACC的相关性,因此,本研究拟探讨HBXIP对唾液腺ACC细胞株ACC-2[7]增殖、迁移和侵袭功能的影响及其可能的作用机制。

1 材料与方法

1.1 材料

真核表达载体HBXIP-siRNA由沈阳万类科技有限公司构建,ACC-2细胞株购自武汉大学细胞保藏中心。主要试剂:DMEM培养基 (美国Gibco公司) ,胎牛血清 (美国Hyclone公司) ,Super M-MLV反转录酶 (中国BioTeke公司) ,RNA simple Total RNA Kit和总RNA提取试剂盒 (中国TIANGEN公司) ,MTT试剂 (美国Sigma公司) ,NP-40裂解液、BCA蛋白浓度测定试剂盒、PMSF (中国碧云天生物技术有限公司) ,ECL发光液 (中国七海复泰生物科技有限公司) 和脂质体2000 (美国Invitrogen公司) 。

引物设计:针对HBXIP的核酸序列 (NM_006402)设计引物,HBXIP-F,GGAGCAGCACTTGGAAGACA;HBXIP-R,TCAGTGGGGTCAGAGGTTAG。β-actin-F,CTTAGTTGCGTTACACCCTTTCTTG;β-actin-R,CTGTCACCTTCACCGTTCCAGTTT。引物均由沈阳万类科技有限公司合成。

1.2 方法

1.2.1 细胞株的培养及传代:用含10%胎牛血清的RPMI-1640培养基培养ACC-2细胞,在37 ℃、5%CO2条件下培养,细胞生长至90%融合时传代,接种密度为1∶3,每2 d传代1次,最后接种于T25培养瓶中(4×105/瓶) ,待细胞密度达90%,收集细胞。

1.2.2 细胞分组及处理:将ACC-2细胞随机分为实验组 (瞬时转染HBXIP-siRNA质粒) ,阴性对照组(转染无意义序列,NC组) 和未转染组 (空白细胞) ,后2组为对照组。转染方法参照Lipofectamine2000说明书,转染前24 h将细胞传代,待细胞密度至50%~60%,更换为无血清的基础培养基处理1 h后进行转染。应用电镜及免疫荧光方法检测细胞是否转染成功。转染48 h后分别收集6孔培养板中各组细胞,进行基因和蛋白的检测。

1.2.3 反转录PCR:用Trizol法分别提取3组细胞的总RNA,用SuperM-MLV反转录酶合成cDNA第一链,以此为模板进行PCR反应。取PCR产物行琼脂糖凝胶电泳,Gold View染料混匀染色,利用凝胶成像系统拍照。实验重复3次,Quantity One软件分析电泳条带灰度,比较3组细胞中HBXIP mRNA和蛋白的表达情况。

1.2.4 MTT实验:转染24 h后,计数3组细胞并接种于96孔培养板中 (2×103/孔) 。每组设计5个复孔,同时加入调零孔 (只加培养基、MTT、DMSO) 。置于37℃、5% CO2培养箱中分别培养24、48、72、96 h后,加入0.2 mg/mL MTT,置于37 ℃培养箱中孵育4 h,弃上清,加入200 μ L DMSO,在酶标仪上测定其在490 nm处OD值。重复5次,取平均值。

1.2.5 划痕实验:细胞转染24 h后,计数3组细胞并接种于6孔培养板中 (2×103/孔) 。每组设3个复孔,200 μ L枪头垂直划痕,加入无血清培养基,置于37℃、5% CO2培养箱中培养16 h。于划痕前( 0 h) 和划痕后16 h分别照相、测距,重复3次,取平均值。

1.2.6 transwell小室实验:转染24 h后,计数实验组(转染组) 和对照组( NC组,未转染组) 细胞,用无血清培养液1∶10稀释,24孔板的transwell小室每个孔铺100 μ L胶,加入100 μ L细胞悬液,于37 ℃、5% CO2培养箱中培养24 h后,擦去膜上层细胞,将膜取下并进行检测。实验重复5次,取平均值。

1.2.7 Western blotting:向3组细胞中加入相应体积的NP-40裂解液,吹散至单细胞悬液,置于冰上静置5 min,4 ℃下12 000 r/min离心10 min,收集上清行定量分析。取40 μ g总蛋白行10%SDS-PAGE电泳,电转移至PVDF膜,5%脱脂奶粉封闭,室温培育2 h。加入一抗,4 ℃培育过夜,TTBS洗膜,分别加入驴抗山羊IgG-HRP( HBXIP) 和羊抗兔IgG-HRP( Akt、p-Akt、PI3K、p-PI3K及S100A4) ,37 ℃孵 育45 min,TTBS洗膜,应用增强型ECL显色剂,试剂盒于暗室曝光显影,实验均重复3次,扫描胶片,用凝胶图像处理系统( Gel-Pro-Analyzer软件) 分析目标条带的光密度值。

1.3 统计学分析

采用SPSS 18.0统计软件进行分析,数据以x-±s表示,组间比较采用Student’s-t检验,P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 3组细胞中HBXIP的表达

细胞成功转染48 h后,实时PCR和Western blotting结果显示,3组细胞中均可检测到HBXIP mRNA和蛋白表达,且实验组表达水平较对照组明显下降,差异有统计学意义 (P < 0.01) ,见图1、2。

图1 实时PCR检测3组中HBXIP基因的表达Fig.1 Expression of the HBXIP gene in experimental and control groups measured via RT-PCR

图2 蛋白印迹法检测3组HBXIP蛋白的表达Fig.2 Expression of HBXIP protein in experimental and control groups measured via Western blotting

2.2 siRNA-HBXIP对ACC-2细胞增殖的影响

MTT结果显示,转染24、48、72、96 h后,实验组OD值 (0.355±0.062,0.697±0.071,1.020±0.111,1.086±0.122) 低于未转染组 (0.402±0.068,0.907±0.112,1.354±0.138,1.414±0.144) 和 NC 组 (0.407±0.046,0.893±0.092,1.313±0.133,1.363±0.143) 。 在这4个时间点,实验组细胞增殖率 (100.000±17.359,196.282±19.914,287.211±31.313,305.915±34.506)较对照组降低,在48、72、96 h时差异有统计学意义(P < 0.05) ,见图3。

图3 MTT法检测3组细胞的增殖情况Fig.3 Proliferation of cells in the experimental and control groups measured via MTT method

2.3 siRNA-HBXIP对ACC-2迁移的影响

划痕实验结果显示,划痕后16 h,实验组、NC组和未转染组细胞迁移率分别为 17.00%±2.00%,30.72%±3.37%,33.01%±3.93%,差异有统计学意义 (P < 0.01) ,见图4、5。

图4 划痕实验法检测16 h时3组细胞的迁移率Fig.4 Migration rate of cells in the experimental and control groups over 16 h measured via the scratch test

2.4 siRNA-HBXIP对ACC-2侵袭能力的影响

transwell检测结果提示,观察24 h后,实验组、NC组、未转染组细胞侵袭数分别为45.00±4.64,81.00±9.03,83.60±8.35,差异有统计学意义 (P <0.01)。

2.5 siRNA-HBXIP对PI3K/Akt通路的影响

Western blotting结果显示,HBXIP基因沉默后,实验组HBXIP蛋白的相对表达量 (0.30±0.04) 明显低于NC组 (0.97±0.02) 和未转染组 (1.00±0.01)。HBXIP 基因沉默后,实验组中 p-Akt、 p-PI3K和S100A4蛋白的表达降低 (0.64±0.02,0.40±0.01,0.64±0.02) ,差异有统计学意义 (P < 0.05) ,见图6。

图5 光镜下实验组及对照组迁移情况的比较 ×100Fig.5 Comparison of cell migration patterns between the experimental and control groups under the microscope ×100

图6 Western blotting法检测3组细胞中p-Akt、Akt、p-PI3K、PI3K及S100A4蛋白的表达情况Fig.6 Expression of p-Akt,Akt,p-PI3K,PI3K and S100A4 protein in the three groups measured via Western blotting

3 讨论

癌基因蛋白HBXIP是一种调节蛋白,可在动物肌肉组织以及恶性肿瘤组织中过表达。近年来,也有研究[5]发现它能与人体多种蛋白结合。在唾液腺恶性肿瘤细胞中可检测到HBX的表达,表达阳性率高于对照组,提示乙型肝炎病毒与唾液腺恶性肿瘤存在相关性[7]。HBXIP还可促进乳腺癌细胞和肝癌细胞的增殖及迁移[8-11],也能够刺激Skp2基因启动子的活性,并通过转录因子Sp1促进卵巢癌细胞迁移[12]。最新研究[13]发现,HBXIP过度表达与宫颈癌进展有关联,并可能作为早期诊断宫颈癌的生物标志物。

PI3K/Akt信号通路是新发现的一条酪氨酸激酶级联信号通路,是国内外学者公认的癌细胞存活的重要通路,在恶性肿瘤的发生、发展中发挥重要作用。该信号通路可以在多种恶性肿瘤中过度活化[14]。有研究[15]发现HBXIP能诱导HepG2细胞增殖,激活PI3K/Akt信号通路。LIU等[16]发现过表达HBXIP可激活PI3K/Akt通路,HBXIP可能通过PI3K/Akt通路间接促进S100A4的表达,从而促进乳腺癌细胞的生长和迁移。也有研究[17]发现,HBXIP可下调PCK1的表达,通过下调肝癌细胞转录因子FOXO1和上调miR-135a,抑制靶向细胞中FOXO1 mRNA的3’UTR端,通过激活PI3K/Akt通路FOXO1蛋白的磷酸化水平,导致该蛋白从细胞核向细胞质转移。

本研究组在前期实验中对ACC细胞ACC-2中HBXIP蛋白的表达情况进行了检测,发现其在ACC-2中有较多表达,为进一步阐明HBXIP对ACC细胞株ACC-2的影响,选择对HBXIP基因沉默,并研究其对ACC-2增殖、迁移和侵袭以及PI3K/Akt信号通路的影响。

RNA干涉 (RNA intergerence,RNAi) 是指在进化过程中高度保守的、双链RNA诱发的、同源mRNA高效特异性降解的现象,它能诱导序列特异的目标基因沉默,是由FIRE等[18]于1998年发现的迄今最有效的封闭基因表达方法之一。siRNA是RNAi途径的中间产物,在RNA沉默通路中起核心作用,因此,本研究中构建了siRNA-HBXIP真核表达载体。本研究结果显示,HBXIP基因沉默能够抑制ACC细胞株ACC-2的增殖、迁移和侵袭,并有可能是通过抑制S100A4蛋白的表达及PI3K和Akt磷酸化来实现的。本研究中所用HBXIP抑制剂有可能成为有效的化疗药物,其可能的机制是通过下调PI3K/Akt信号通路PI3K和Akt靶点蛋白的磷酸化和S100A4的蛋白表达,从而抑制唾液腺细胞的恶性转化,同时抑制肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭。

总之,HBXIP可能通过激活PI3K/AKT信号通路关键蛋白,在ACC细胞株ACC-2的增殖、迁移和侵袭中发挥重要作用,有关具体途径和机制有待进一步研究。

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Effect of HBXIP Expression on the Biological Behavior of the Adenoid Cystic Carcinoma Cell Line ACC-2

MENG Xue1,QI Xiaoyu2,LIU Weixian1,WANG Yao3,WANG Qiuxu1
(1. Department of Oral and Maxillofacial Surgery,Shengjing Hospital,China Medical University,Shenyang 110004,China; 2. Department of Stomatology,Liaoning Province Tiefa Coal Group General Hospital,Tieling 112000,China; 3. Teaching & Research Section of Preventive Veterinary Medicine,College of Animal Science & Veterinary Medicine,Shenyang Agricultural University,Shenyang 110866,China)

ObjectiveTo study the effect of hepatitis B virus X-interacting protein (HBXIP) on the proliferation,migration,and invasion of ACC-2 cells,and the possible mechanism of the PI3K/Akt signaling pathway involved.MethodsThe chemically synthesized HBXIP-siRNA plasmid was transfected into the ACC-2 cells. RT-PCR and Western blotting were performed to detect the expression of HBXIP in the ACC-2 cells. Cell proliferation was measured via MTT assay. The invasive and migratory abilities of the ACC-2 cells were evaluated via the transwell chamber assay and scratch test,respectively. Western blotting also detected the impact of HBXIP-siRNA on Akt,p-Akt,PI3K,p-PI3K,and S100A4 protein expression.ResultsHBXIP was highly expressed and HBXIP-siRNA was successfully transfected in ACC-2 cells. MTT results showed that the number of surviving cells in the experimental group was significantly lower than that in the control group (P < 0.05) . The scratch test results showed that the mobility of the experimental group was significantly lower than that of the control group (P < 0.01) . The transwell assay showed that the rate of cell invasion of the experimental group was significantly lower than that of the control group (P < 0.01) . Finally,Western blotting results revealed that the expression of p-Akt,p-PI3K,and S100A4 was relatively decreased in the experimental group when compared to that in the control group.ConclusionSilencing the HBXIP gene inhibited ACC-2 proliferation,invasion,and migration.

hepatitis B X-interacting protein; ACC-2 cell line; salivary gland; biological functions; PI3K/Akt signaling pathway

R782.7

A

0258-4646 (2017) 12-1082-05

http://kns.cnki.net/kcms/detail/21.1227.R.20171130.1805.012.html

10.12007/j.issn.0258-4646.2017.12.006

辽宁省科学技术计划 (2011010215-404)

孟雪 (1986-) ,女,医师,硕士.

王秋旭,E-mail:wangqx@sj-hospital.org

2017-03-31

网络出版时间:2017-11-30 18:05

(编辑 王又冬)

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