突变的PIK3CA通过PI3K-MEK/PDK1-GPT2途径影响结直肠癌细胞增殖的研究

来源 :皖南医学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fatty19830801
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目的:磷脂酰肌醇-3-激酶催化亚基α(PIK3CA)基因在许多人类癌症中均发生突变,进而可以促进肿瘤细胞的增殖,但是其潜在机制仍不清楚。本文主要研究在结直肠癌HCT116细胞中,PIK3CA基因的H1047R位点发生点突变,HCT116细胞增殖能力变化的分子机制。首先,我们检测在PIK3CA基因突变后的HCT116细胞中,细胞增殖、凋亡等能力的改变,及其同谷氨酰胺代谢的关系。接下来,检测PIK3CA突变后PI3K-AKT、PI3K-PDK1、PI3K-MEK等信号转导通路如何影响GPT2的表达。进而,使用不同抑制剂作用于PIK3CA突变的HCT116细胞,检测细胞增殖、凋亡能力的改变。最后,以PIK3CA突变的HCT116细胞在裸鼠体内构建肿瘤模型,通过动物实验观察各抑制剂单用或者联用在体内对该肿瘤的抑瘤效果。通过上述研究,阐明PIK3CA突变影响HCT116细胞增殖的信号通路,同时利用信号转导分子抑制剂靶向阻断这些信号转导通路,以抑制肿瘤细胞的增殖,从而为临床上结直肠癌的治疗提供一种更为新颖有效的策略。方法:(1)使用CRISPR/Cas9方法构建PIK3CA H1047R位点突变的HCT116细胞(MUT细胞)。(2)通过Western Blot方法和RT-PCR检测构建的MUT细胞中PIK3CA和GPT2的蛋白含量。(3)通过CCK-8或流式细胞术检测MUT细胞的谷氨酰胺依赖性特征。(4)应用PI3K抑制剂作用于MUT细胞,通过Western Blot方法检测MUT细胞中PIK3CA相关信号通路关键蛋白的变化情况。(5)通过Western Blot方法检测HCT116细胞和MUT细胞中P-Rex1表达变化情况,及分别加入不同抑制剂对其表达的影响。(6)应用PI3K、MEK、PDK1、MEK+PDK1抑制剂分别作用于MUT细胞,通过CCK-8和流式细胞术检测各个抑制剂对MUT细胞的增殖和凋亡的影响。(7)观察裸鼠体内HCT116细胞和MUT细胞成瘤情况、增殖能力及裸鼠生存期。(8)于裸鼠体内应用PI3K、MEK、PDK1、MEK+PDK1抑制剂,观察对各组MUT细胞的抑瘤效果及裸鼠生存期。结果:(1)检测出构建的MUT细胞中PIK3CA的m RNA和蛋白表达水平增高,GPT2的m RNA和蛋白表达水平同样增高(P<0.05)。(2)正常条件培养时,MUT细胞较HCT116细胞增殖增快(P<0.05);低血清环境下,HCT116细胞凋亡增加更迅速(P<0.05)。(3)去除谷氨酰胺时,MUT细胞增殖能力降低,凋亡明显较HCT116细胞增加(P<0.05)。(4)应用PI3K、MEK、PDK1、AKT抑制剂作用于MUT细胞,检测PIK3CA相关信号通路关键蛋白ATF4、GPT2表达水平下降(P<0.05)。(5)MUT细胞中P-Rex1蛋白表达增加(P<0.05),加入PI3K抑制剂降低其表达(P<0.05),加入PDK1或MEK抑制剂时对其表达无明显影响。(6)PI3K、MEK、PDK1、MEK+PDK1抑制剂对MUT细胞的增殖有明显抑制作用,凋亡明显增加(P<0.05)。(7)裸鼠体内MUT细胞成瘤生长明显快于HCT116细胞,且生存期更短(P<0.05)。(8)接种MUT细胞的裸鼠分别应用PI3K、MEK、PDK1、MEK+PDK1抑制剂后,单独使用MEK抑制剂和联合应用抑制剂组明显抑制肿瘤生长,抑瘤效果较好(P<0.05),裸鼠生存期长,但PDK1抑制剂组抑瘤效果不好,与对照组无明显差异。结论:1.PIK3CA突变使HCT116细胞的增殖能力增强,且其增殖更依赖于谷氨酰胺。2.突变的PIK3CA可以通过信号转导分子MEK和PDK1促进GPT2的表达,从而促进MUT细胞的增殖。这说明突变的PIK3CA是籍由PI3K-MEK/PDK1双信号途径上调GPT2的表达,进而导致细胞增殖能力增强。其中,PI3K-MEK-GPT2通路是一条未经报道过的影响谷氨酰胺代谢的新通路。3.上述信号通路可被PDK1抑制剂或MEK抑制剂所阻断,进而在体内外抑制MUT细胞的增殖,而且MEK和PDK1抑制剂的联合应用可最为有效抑制MUT细胞的增殖。值得注意的是,在裸鼠体内,MEK抑制剂可以有效抑制MUT肿瘤的生长,但PDK1抑制剂则没有这样的作用,这可能提示我们在动物体内,同PI3K-PDK1-GPT2通路相比,PI3KMEK-GPT2通路对MUT肿瘤的生长具有更为重要的作用。
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