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目的:结直肠癌是世界范围内多发的恶性肿瘤。研究表明,在结直肠癌中PRDX2与增殖、细胞干性、化疗耐药等肿瘤功能有关。然而在结直肠癌中未见PRDX2与细胞周期和自噬的研究报道,且P38通路与PRDX2在结直肠癌中的关系尚不清楚。故本研究探讨PRDX2是否通过P38通路影响结直肠癌细胞周期和自噬作用。方法:1.利用TCGA数据库数据,调查PRDX2在多种肿瘤中的表达,以及在结肠癌、直肠癌中与肿瘤病理之间的关系。2.分析GEO数据库数据(GSE81429),该数据集收集了结直肠癌细胞系HT-29和SW480分别转染Control-siRNA和PRDX2-siRNA的高通量测序结果。将数据转换后与人类基因组对比,计数表达量。分析筛选差异表达基因,将差异表达基因进行富集分析后,使用KEGG pathway分析。3.利用慢病毒系统转染sh-RNA载体,在HCT116和HT-29细胞中敲减PRDX2,筛选稳转株。CCK-8实验检测细胞增殖;用流式细胞仪检测细胞周期。Western Blot检测周期相关蛋白P21、P27的蛋白表达。4.在HCT116和HT-29细胞中,分别用免疫荧光方法染色阴性对照组(NC)和PRDX2敲低组(sh-PRDX2)LC3B蛋白,观察LC3蛋白聚集,了解自噬小体聚集形成。用Cherry-GPF-LC3质粒转染HCT116,通过红绿荧光,观察细胞内自噬状态。透射电镜观察NC组和sh-PRDX2组内自噬小体形成。Western Blot检测自噬相关蛋白LC3B,SQSTM1/P62,Beclin1的表达。5.用Western Blot检测对照组(NC)和PRDX2敲低组(sh-PRDX2)MAPK通路相关蛋白,包括P38,ERK,JNK,以及p-P38,p-ERK和p-JNK。并用P38激动剂Dehydrocorydaline chloride(DHC)处理后,再次检测通路蛋白P38,p-P38;通路下游FoxO;周期蛋白P21以及自噬蛋白LC3的蛋白表达。6.利用TCGA数据库结直肠癌患者样本数据,分析患者组织样本中PRDX2与细胞周期、自噬相关基因间的mRNA表达关系。7.利用裸鼠皮下成瘤块,移植入裸鼠腹腔盲肠远端。4周后取下瘤子,Western Blot检测瘤内周期蛋白P21,P27;自噬蛋白SQSTM1/P62,LC3B,Beclin1的表达。结果:1.在TCGA数据库中,PRDX2在结肠癌(COAD)、直肠癌中(READ)均表达量较高,且与其他肿瘤相比,在结直肠癌中PRDX2的差异表达更为明显。PRDX2在侵袭性乳腺癌(BRCA),肝胆管癌(CHOL),干细胞腺癌(LIHC),肺鳞癌(LUAD),前列腺癌(PRAD),子宫内膜癌(UCEC)中也有差异表达。PRDX2在结直肠癌患者的所有病理情况下均高表达。2.在GEO数据库数集GSE81429中,找到173个基因均在HT-29和SW480细胞系转染PRDX2-siRNA后,显著差异表达。富集分析提示差异基因富集在核糖体(Ribosome),FoxO信号传导等细胞功能。其中,FoxO信号通路提示,PRDX2可能通过P38 MAPK/FOXO信号通路影响细胞周期进程和自噬流。3.在结直肠癌细胞系的PRDX2敲低组中,细胞增殖被抑制。敲低PRDX2后细胞周期进程阻滞在S期。PRDX2敲低组中细胞周期抑制蛋白P21,P27表达增高。4.与对照组(NC)相比,PRDX2敲低组(sh-PRDX2)中LC3B自噬小体荧光聚集斑点减少。结直肠癌细胞系PRDX2敲低组红绿蛋白中绿色荧光增多。PRDX2敲低组中SQSTM1/P62蛋白表达增高,LC3II/I蛋白比例降低,Beclin1蛋白表达降低。5.在HCT116细胞中,与对照组(NC)相比,PRDX2敲低组(sh-PRDX2)P38通路关键分子p-P38的蛋白表达降低。在PRDX2敲低组和对照组中,使用P38激活剂Dehydrocorydaline chloride(DHC)处理后,与未处理组相比,通路蛋白p-P38、细胞周期P21蛋白、自噬LC3II/I蛋白比例均有所恢复。6.在结直肠癌患者样本集的数据中,PRDX2的mRNA水平与周期基因CCNA2的mRNA水平相关(r=0.3367,p=2.759e-07),CCNB1(r=0.3964,p=9.014e-10),CDK1(r=0.405,p=3.6e-10),CDK4(r=0.4098,p=2.116e-10);也与自噬相关基因BECN1(r=-0.374,p=8.8846e-09)和ULK1(r=-0.3251,p=7.336e-07)水平相关。7.在小鼠原位移植瘤模型中,PRDX2敲低后抑制了结直肠癌肿瘤的形成,并增加了细胞周期抑制蛋白P21,P27表达,自噬促进蛋白Belin1表达降低,自噬抑制蛋白SQSTM1/p62表达增高,LC3II/I蛋白比例降低。结论:本研究结果提示,PRDX2可能通过激活p38 MAPK通路而促进结直肠癌细胞周期进程及细胞自噬。目的:结直肠癌是中国常见的肿瘤之一。研究发现,Sestrin2在结直肠癌中可以抑制细胞迁移、侵袭。但是Sestrin2是否通过Wnt通路影响结直肠癌细胞干性尚未见报道。故本研究探讨Sestrin2是否通过Wnt通路影响结直肠癌细胞干性。方法:1.获取TCGA数据库,结肠癌及直肠癌Sestrin2表达数据,分别比较Sestrin2在结肠癌及直肠癌中的表达。2.构建慢病毒载体,在结直肠癌细胞系HCT116和SW620中过表达Sestrin2,分别建立对照组(LV-GFP)和Sestrin2过表达组(LV-Sestrin2),筛选稳定株。CCK-8实验检测细胞增殖,克隆实验检测克隆形成能力,划痕实验检测细胞迁移能力。3.在对照组(LV-GFP)和Sestrin2过表达组(LV-Sestrin2)的结直肠癌细胞系HCT116,SW620细胞中,成球实验检测细胞成球能力,流式细胞术检测CD44阳性细胞比例,q PCR和Western blot检测干性表型及干性转录因子,包括CD44,Oct4,Sox2和Cxcr4的表达。4.Western blot检测Wnt通路关键蛋白β-catenin和下游因子C-Myc蛋白表达。使用Wnt通路激活剂BML-284处理细胞,成球实验观察Wnt通路激活剂处理后的细胞成球能力,Western blot检测BML-284处理后的干性表型蛋白CD44,Wnt通路关键蛋白β-catenin和下游因子C-Myc蛋白表达。5.在小鼠异种移植瘤模型中,比较对照组和高表达组皮下成瘤的大小,并用Western blot检测皮下移植瘤干性表型Sox2,Wnt通路关键蛋白β-catenin和下游因子C-Myc蛋白表达。结果:1.TCGA数据库中,在结肠癌及直肠癌患样本中Sestrin2的表达均较癌旁正常组织降低。2.在结直肠癌细胞系HCT116和SW620中,与对照组(LV-GFP)相比,Sestrin2过表达组(LV-Sestrin2)增殖能力、克隆形成能力及迁移能力均减弱。3.与对照组(LV-GFP)相比,Sestrin2过表达组(LV-Sestrin2)成球能力降低,CD44表达细胞比例降低。干性相关分子Sox2,Oct4,Cxcr4,CD44的蛋白及m RNA表达降低。4.在Sestrin2过表达组中,Wnt通路关键蛋白β-catenin和下游因子C-Myc蛋白表达降低。Wnt通路激活剂BML-284处理细胞后成球能力部分恢复。干性表型蛋白CD44,Wnt通路关键蛋白β-catenin和下游因子C-Myc蛋白表达也有部分恢复。5.在动物实验中,与HCT116-GFP细胞相比,HCT116-Sestrin2细胞皮下成瘤的瘤体显著减少,同时Sestrin2高表达组的Sox2,C-Myc,β-catenin蛋白表达降低。结论:本实验结果提示Sestrin2可能通过下调Wnt通路,抑制了结直肠癌细胞的干性表达。