miR_26a对人肝癌HepG2蛋白表达的影响

第22卷第19期中国现代医学杂志
Vol.22No.192012年7月
China Journal of Modern Medicine
Jul.2012
收稿日期:2011-12-10
*基金项目:四川省教育厅重点基金项目(No:09ZA050);四川省卫生厅科技基金资助项目(No:2007-431)
文章编号:1005-8982
(2012)19-0001-05·论著·
miR-26a对人肝癌HepG2蛋白表达的影响*
刘友平1,严冬梅1,段春燕1,郭俊英2
[1.泸州医学院生物化学教研室(人类疾病细胞信号与调控四川省高校重点实验室),四川泸州646000;2.北京空军昆明湖南路干休所,北京100195]
摘要:目的分析mircoRNA-26a
(miR-26a)转染对人肝癌HepG2细胞表达蛋白质组的影响,以确定miR-26a与肝癌发生发展的相关性。方法常规培养人肝癌HepG2细胞株,
经miR-26a转染72h后裂解并提取蛋白,双向电泳分离,匹配对比各蛋白斑点的表达量,筛选主要差异表达蛋白进行质谱鉴定。结果HepG2细胞经miR-26a转染后表达蛋白谱呈现普遍下调的趋势,差异表达超过2倍及以上的蛋白斑点有10个。其中,有3个蛋白斑点为表达上调,有7个蛋白斑点为表达下调。质谱鉴定为:膜联蛋白A1、过氧化物酶4、增殖
细胞核抗原、
载脂蛋白A1、细胞素C氧化酶5a、磷酸核糖焦磷酸激酶3、周期素依赖性蛋白激酶1和磷脂酰乙醇胺结合蛋白。结论miR-26a可能通过调节HepG2肝癌细胞上述蛋白分子的表达,直接或间接发挥其抑
癌作用。通过对这些差异表达蛋白分子机制的深入研究,
将为阐明miR-26a的抗癌作用提供进一步的线索和依据。
关键词:miR-26a;
人肝癌HepG2细胞株;蛋白表达中文分类号:Q291文章标识码:A
The effect of miR-26a on the expression of protein in human
hepatocarcinoma cell HepG2*
LIU You-ping 1,YAN Dong-mei 1,DUAN Chun-yan 1,GUO Jun-Ying 2
(1.Department of Biochemistry,Key Laboratory of Sichuan Colleges and Universities for Cell Signal and Regulation in Human Diseases,Luzhou Medical College,Luzhou,Sichuan 646000,P.R.China;
2.Beijing Sanatorium for Air force Retired Cadres,Kunming-Hunan Road,
Beijing 100195,P.R.China)
Abstract:【Objective 】To determine the effect of microRNA-26a (miR-26a)transfection on proteomic expres -sion profile in human hepatocarcinoma cell HepG2.【Methods 】HepG2cells were transfec
ted with miR-26a mimics or negative control for 72h.The proteins of HepG2cells with or without miR-26a mimic treatment were extracted following the lysis of cells and extraction of proteins,and the extracted protein was separated by two-dimensional electrophoresis.The proteomic expression profiles were analyzed by comparative proteomics technique to discover important protein spots with different expressions,and the protein with different expression with miR-26a was iden -tified by MALDI-TOF-MS.【Results 】The proteomic expression profile of HepG2cells with miR-26a mimics treat -ment showed a general down-regulation.Total of ten protein spots with over 2times change were successfully identi -fied,including 3up-regulated protein (annexin A1,peroxiredoxin 4and apolipoprotein A1)and 6down-regulated protein (proliferating cell nuclear antigen,cytochrome c oxidase subunit 5A,ribose-phosphate pyrophosphokinase 3,cyclin-dependent kinase 1,phosphatidylethanolamine-binding protein 1and one unknown protein).【Conclusion 】MiR-26a could contribute its anti-cancer by regulating the expression of these proteins described above.Further in -vestigation for the role of these proteins on pathogenesis of hepatocellular carcinoma is necessary.Key words:miR-26a;human hepatocarcinoma cell HepG2;protein expression
中国现代医学杂志第22卷
肝癌是我国最常见的恶性肿瘤之一,其发病隐匿、预后差、死亡率高,且缺乏有效的早期诊断方法和
靶点。寻有效的相关肿瘤标志物用于高危人的筛查、疾病的早期诊断、药物靶标的设计及癌变机制的研究已成为目前研究的热点。以往对肝癌的研究多集中于少数几个基因或蛋白质,随着蛋白质组学技术和方法的发展,使得分析多因素影响下的肝癌细胞表达蛋白质组的改变成为可能,从而为寻与肝癌发生发展相关蛋白分子拓展了思路。
微小RNA(mircoRNAs,miRNAs)是一类长度为21 ̄23核苷酸,进化上比较保守的非编码单链小RNA分子,可识别特异的mRNA,影响靶mRNA的稳定性或抑制其翻译,进而调节靶基因的表达,参与调控细胞的增殖、分化、发育、死亡和代谢等生理过程[1-2]。目前预测人类基因组中约有1000个miRNA,它们可能对约30%的人类基因转录本起调控作用。超过50%的miRNAs基因位于癌症相关基因组区域或脆性位点上[3]。新近研究表明miRNAs异常表达与肿瘤的发生、发展密切相关,不同类型的肿瘤具有特异的miRNAs异常表达谱[4-5],它们与肿瘤的发生、病理分级、临床分期、耐药性及预后等密切相关。
miR-26a在多种组织中广泛表达,但对于其生物学功能还知之甚少[6]。目前多项研究证实,miR-26a在多种恶性肿瘤中表达失调[7-8],并可能参与了肿瘤的发生和发展过程。已有研究指出,miR-26a在正常肝脏中呈高丰度表达,但在肝细胞性肝癌(HCC)中表达却显著下调[9],其分子机制不详。本实验以人肝癌细胞株HepG2为研究对象,采用比较蛋白组学的研究技术并结合质谱(MS)鉴定技术,筛选和鉴定经miR-26amimics转染后肝癌
细胞株HepG2的差异表达蛋白质,以便为进一步研究miR-26a参与肝癌发生发展的分子机制提供线索。
1材料与方法
1.1实验对象
人肝癌细胞株HepG2,购自中国科学院上海生命科学研究院。
1.2主要试剂和仪器
miR-26amimics购自上海吉玛制药技术有限公司;培养基DMEM购自Sigma公司,丙烯酰胺(acrylamide)、甲叉双丙烯酰胺(N,N-methyleue-bisacrylamide)、三羟甲基氨基甲烷(Tris)、超纯尿素、二硫苏糖醇(DTT)、CHAPS、甘氨酸、TEMED、TBP、
过硫酸铵(APS)、十二烷基磺酸钠(SDS)、固相pH梯度干胶条(pH3 ̄10,17cm)和矿物油购自Bio-Rad公司;蛋白分子量marker和苯(PMSF)购自碧云天生物技术研究所;其他常规试剂均购自GEHealthcare公司。低温台式离心机(TDZ4.WS)购自长沙湘仪离心机仪器有限公司;双向电泳系统、ChemiDocXRS蛋白凝
胶成像系统购自Bio-Rad公司;高速冷冻离心机购自Sigma公司。
1.3细胞培养及转染
HepG2肝癌细胞用含10%胎牛血清的DMEM培养基,在37℃,5%二氧化碳条件下培养。传代培养至细胞对数生长期,随机将细胞分为对照组和实验组两组。采用脂质体转染法将miR-26amimics和对照mimics分别转入实验组和对照组HepG2细胞后继续培养72h。
1.4细胞蛋白提取及蛋白定量
对照组和实验组HepG2细胞用0.25%的胰酶消化并离心。PBS液重悬细胞并转移至EP管内(每组各收集1管),离心12000r/min,5min。各EP管加细胞裂解液(8mol/Lurea,4%CHAPS,5μL/mLBiolyte3 ̄10,1‰TBP)300μL,冰浴30min(其间间断振荡2、3次)后离心15000r/min,30min。上清液采用Brandford法测定蛋白浓度。
1.5蛋白质组双向电泳分离
各组蛋白样品150μg加水化液(8mol/Lurea,4%CHAPS,DTT0.01g/mL,Bio-lyte3 ̄105μL/mL,0.1%溴酚蓝痕量)至总量350μL/胶条,混匀
后加入水化槽,放上pH3~10的IPG胶条,1h后加入矿物油覆盖胶条过夜。将水化后的胶条转移至等电聚焦(IEF)电泳系统(Bio-Rad),于17℃进行聚焦,程序设置为250V,2h→500V,1h→1000V,1h→5000V,2h→10000V,总伏时数6万V时结束IEF电泳。平衡两次后采用浓度为10%的SDS聚丙烯酰胺凝胶按照Bio-Rad公司说明书进行第二向电泳分离。最后采用银染法进行染获得2-DE图谱。重复双向电泳3次。
1.6凝胶成像及双向电泳图谱分析
将染后的凝胶置ChemiDocXRS凝胶成像系统中照相成像。采用ImageMaster2DPlatinumv5.0(Amersham)双向电泳图谱分析软件进行斑点自动识别、半定量检测及配对分析。获得各蛋白斑点的实验pI和MW,筛选标准化总灰度值(%Vol)相差2倍及以上的蛋白斑点,采用基质辅助激光解析电离-
第19期刘友平,等:miR-26a对人肝癌HepG2蛋白表达的影响
A,B:对照mimics转染72h;C,D:miR-26amimics转染72h
图2miR-26amimics转染HepG2细胞
的主要差异表达蛋白斑点
图3各差异蛋白点的蛋白表达量比较
附表
miR-26a转染人肝癌细胞株HepG2差异表达蛋白斑点的鉴定结果
编号蛋白名称Swiss-Prt注册号理论分子量(Da)理论等电点(pI)实验分子量(Da)实验等电
点(pI)功能
1膜联蛋白A1(ANXA1)P0408338,5386.6430,4176.89抗凋亡、膜受体信号转导及炎症反应2过氧化物酶4(PRDX4)Q1316230,5405.8620,0405.64细胞氧化还原平衡及NFκB信号调控
3增殖细胞核抗原(PCNA)P1200428,7694.5727,7804.70DNA复制、细胞增殖
4载脂蛋白A1(APOA1)P0264730,7785.2714,5325.41胆固醇转运、Cdc4蛋白及G蛋白偶联受体信号转导
5细胞素C氧化酶5a(COX5A)
P20674
12,501
4.88
13,1125.00能量代谢
6未获鉴定结果
26,1557.607磷酸核糖焦磷酸激酶3(PRPS1L1)P2110834,7085.9331,4897.52核苷酸代谢8周期素依赖蛋白激酶1(CDK1)P0649334,0958.3829,2717.86细胞周期调控9磷脂酰乙醇胺结合蛋白(PEBP1)P3008620,9257.4319,1068.07细胞增殖和分化10
磷脂酰乙醇胺结合蛋白(PEBP1)
P30086
20,925
7.43
18,553
8.16
细胞增殖和分化
飞行时间质谱仪(MALDI-TOF-MS)进行质谱检测。
质谱检测和蛋白斑点的匹配鉴定由中科院上海生科院蛋白质组研究分析中心完成。
2结果
2.1miR-26amimics转染后细胞的生长状态人HepG2肝癌细胞在未处理之前生长状态相
当,且均处于对数生长期。实验组和对照组细胞分别经miR-26amimics和对照mimics处理72h后,于倒置显微镜下观察,细胞生长状态差别明显。实验组细胞生长状态差,细胞稀
疏,培养基表面漂浮有死亡细胞;而对照组细胞生长状态良好,细胞密度大,未见死亡细胞。
2.2双向电泳及蛋白斑点匹配分析
HepG2肝癌细胞表达蛋白质组经双向电泳分离和银染后获得的2-DE图谱见图1。各蛋白斑点分离较好,大多数分布在pI4 ̄8,分子量20 ̄85kD的范围内。同样本胶的蛋白质点在对应位置上有较好的重复性,不同胶间蛋白质点在PI和分子量方向上有一定偏差,但不影响结果的分析。
(对照mimics转染72h图谱)
图1HepG2人肝癌细胞株表达蛋白质组双向电泳图谱
实验组与对照组比较,蛋白质表达谱有普遍下调的趋势。经ImageMaster2DPlatinumv5.0软件分析,对照组共有可稳定重复的蛋白斑点1345个,实验组共有可稳定重复的蛋白斑点1220个,对照组与实验组自动匹配配对883对,匹配率约72%。实
100
85705045402520pl3
10
MW/Kd
0.180.160.140.120.100.080.060.040.020.00对照组
miR-26a转染组
标准化总灰度值(%Vol)
1234
56
78910
蛋白点
AB
CD
验组相对正常对照组的蛋白质表达谱在三次双向电泳图谱中均出现标准化总灰度值(%Vol)相差达2倍以上的蛋白点视为差异表达蛋白点,共有10个蛋白点,见图2所示的蛋白点1 ̄10。将各差异蛋白的表达量进行柱状分析,见图3,实验组蛋白点1、2和4的表达明显上调,而蛋白点3、5、6、7、8、9和10的表达则明显下调。
2.3蛋白斑点的质谱鉴定
采用MALDI-TOF-MS分别对图2中10个差异表达的蛋白斑点进行肽指纹图谱分析。在Mascot搜索引擎(http://www.matrixscience.com)上进行数据解析,使用的数据库为NCBInr蛋白质数据库,搜索物种(speciessearch)为人,共鉴定出8种蛋白。其中,斑点9和10为同一种蛋白,斑点6未获鉴定结果,具体相关信息见附表。
3讨论
根据差异表达的miRNAs来区分肝癌组织与正常组织的精确度远远高于差异表达的编码基因。由此可见,把关键miRNA作为肝癌生物诊治的靶分子可能会比把编码基因作为靶分子更加有效[10-11]。
g蛋
国内外研究发现,肝癌中存在miRNAs的异常表达,因而推测miRNAs参与了肝细胞癌变的病理过程[4]。本实验通过双向电泳和质谱技术对HepG2肝癌细胞中miR-26amimics转染后表达蛋白组的变化进行了分析,发现HepG2细胞经miR-26amimics转染后的蛋白质表达谱出现普遍下调的趋势。通过对标准化总灰度值(%Vol)相差达2倍以上的差异表达蛋白斑点进行质谱鉴定,发现这些蛋白质为:膜联蛋白A1、过氧化物酶4、增殖细胞核抗原、载脂蛋白A1、细胞素C氧化酶5a、磷酸核糖焦磷酸激酶3、周期素依赖蛋白激酶1、磷脂酰乙醇胺结合蛋白和周期素E2。其中,膜联蛋白A1、过氧化物酶4和载脂蛋白A1(蛋白斑点1、2、4)的表达明显上调,而增殖细胞核抗原、细胞素C氧化酶5a、磷酸核糖焦磷酸激酶3、周期素依赖蛋白激酶1、磷脂酰乙醇胺结合蛋白和周期素E2(蛋白斑点3、5、7、8、9、10、11)的表达则明显下调,见图2。
膜联蛋白A1是钙和磷脂结合蛋白,在很多方面发挥重要生物学功能,参与细胞增殖和死亡信号的调节、凋亡细胞的吞噬以及肿瘤的发生与发展,具有抗细胞增殖和诱导凋亡的作用。已有研究表明,膜联蛋白A1的抗增殖作用是通过激活MAPK/ERK信号途径实现的。若通过基因转染,使膜联蛋白A1过度表达,可以减弱细胞的生长和克隆形成能力,并且增加细胞凋亡[12]。本实验发现肝癌细胞HepG2经miR-26amimics转染后表达量出现明显上调(见图2B、D蛋白点1)。可见,膜联蛋白A1可能参与了miR-26a抵抗肝癌细胞HepG2的增殖和诱导HepG2发生凋亡的作用。
增殖细胞核抗原(PCNA)是DNA复制所必需的一种聚合酶的附属蛋白,对细胞由G1期向S期过渡起调节作用,其含量的变化与细胞增殖的进程同步,可作为衡量细胞增殖状态的客观指标之一[13]。一般认为,肿瘤分化程度越低,其增殖能力越强,PCNA表达也越高。本实验发现,肝癌细胞HepG2经miR-26amimics转染后PCNA的表达量出现明显下调(见图2A、C蛋白点3),说明miR-26a可通过调控PCNA的表达而参与肿瘤细胞的增殖、分化、凋亡和周期调控。除此之外,经miR-26amimics转染后CDK1和磷脂酰乙醇胺结合蛋白的表达量也出现明显下调(见图2B、D蛋白点8、9),相关报道证实它们也与细胞周期调控相关[14-15]。
microRNA是当前研究热点之一,本实验通过表达蛋白质组学技术发现肝癌细胞HepG2经miR-26amimics转染后出现显著差异表达的蛋白质参与了细胞的增殖、分化、凋亡调节及细胞代谢等生理活动,见表1。表达上调的蛋白,如膜联蛋白A1主要起促进细胞凋亡的作用。而表达下调的蛋白,如PCNA、CDK1和PEBP1主要参与细胞周期的调控。肿瘤的发生发展与细胞增殖和凋亡的失调密切相关。因此,miR-26a可能通过调控这些蛋白的表达,抑制肝癌的发生发展,促进肝癌细胞的凋亡。本文的研究结果对肝癌发生发展的基础研究有重要意义,可为其他从事肝癌研究的人员提供有益的思路。
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第19期刘友平,等:miR-26a对人肝癌HepG2蛋白表达的影响

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