视黄酸依赖Fas/RARα融合基因表达载体构建及其诱导肿瘤细胞凋亡的研究

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肿瘤发生机制及治疗对策的研究是当今医学研究的重点,其中以诱导分化治疗、基因治疗和“启动细胞天然自杀机制------细胞凋亡”三大治疗模式尤为引人注目。视黄酸(retinoic acid,RA)是维生素A的体内活性代谢产物,具有多种生理生化功能。RA的许多生物学效应是通过其胞内核受体介导的,视黄酸核受体可分为RAR和RXR两个超家族,每个超家族都含有α、β和γ三个成员。RA与其受体的同源或异源二聚体(RXR/RXR、RAR/RXR)结合后,活化的受体能与靶基因上的视黄酸反应元件(retinoic acid response element,RARE)结合而调节下游基因表达。近年来通过体内外及临床实验研究表明,RA可抑制肿瘤细胞增殖、诱导肿瘤细胞分化和凋亡。目前全反式视黄酸(ATRA)和13顺式视黄酸(13-cRA)已用于血液肿瘤、肺癌、肾癌、黑色素细胞瘤、神经胶质细胞瘤等多种癌症的临床治疗,并取得了较好的疗效。但是,近年来发现应用RA治疗存在一定的缺点,即易复发或肿瘤患者对RA出现抵抗或耐药,推测其机理可能与视黄酸胞内核受体RAR基因易位和/或突变,以及异常融合基因的形成有关,但确切分子机制尚不清楚,因此探索克服RA耐药的方法、发挥RA疗效具有重要的临床意义。 细胞凋亡(程序性死亡)是机体生长、分化、发育和病理过程中由基因编码调控的细胞主动自杀现象,是近年来基础研究领域的热点之一,本课题拟通过直接诱导肿瘤细胞凋亡,进而对分子机制尚不清楚的RA抗性细胞进行有效治疗。 Fas抗原是细胞凋亡机制中启动凋亡的信号分子之一,亦称APO-1或CD95,是与细胞凋亡密切相关的细胞表面分子之一,其与特异性配体FasL结合后可诱导ras(+)细胞的“自杀”,现己证实ras诱发的细胞自杀与其胞内 60J0个氨基酸组成的“死亡区(Death domain,DD*’有关,Fas与抗干as或FasL结合能引起Fas死亡区交联或聚化,启动死亡信号传导,引发下游凋亡效应的发生。RA与其核受体 RARa的配体结合区(LBD)作用可导致受体形成三聚体,根据这一特性推测构建含Fas抗原死亡区和RAR LBD区的融合蛋白,外源性RA即可经KARa聚合作用启动融合蛋 一白中 Fas介导的死亡信号。本课题中构建含Fas死亡区和RARa LBD融合基因表达载体的同时,在融合基因上游插入RARE调控序列的启动子,使其自身表达亦受RA调控,转导肿瘤细胞后,进而观察RA依赖细胞凋亡效应的发生,为克服s抗性提供实验基础,并进一步分析凋亡发生的分子机制。 本研究首先构建了含有RARE调控元件的绿色荧光蛋白(eGFP)报。告基因表达载体,并验证了RA可调控带有KARE的eGFP表达,初步确定了该载体模型的可应用性;进而,应用DNA重组技术构建了带有RAILE的融合基因 Fas/RAR a表达载体中RAREIas/RAR a人 并采用 RTICR和荧光显微镜直接观测方法证实了 pRAREFas/KAR a转染细胞后融合基因的表达受KA精确调控;同时运用MTT试验、’-m-aEL检测、透射电镜观测、DNA梯形带检测、流式细胞分析、RT-PCR以及蛋白免疫印迹等W技术手段,探讨了 RA及其诱导的融合基因 Fas/RAR a表达启动的凋亡效应及其可能的分子机制。 本课题主要研究结果如下: 1.运用DNA重组技术构建了带有3个RARE重复序列的eGFP真核表达载体中RARE七GFP),经脂质体方法转染 HL60细胞,G4筛选稳定表达后,分别以IX10”’mol/L、SX10”mol/L和IX10“mol/LRA处理l~Zd,RT.PCR和荧光显微镜直接观测发现eGFP蛋白表达明显升高,撤除RA处理因素后表达有所下降。提示RA可诱导带有RARE-TK启动子的外源基因表达,且呈限时高效表达,推测以此为模板构建RA依赖融合基因 Fas/RAR a表达载体是可行的。 x 二.成功构建了含有 RARE-TK启动子和报告基因 eGFP的 FasffLAR a真 核表达载体中趴REfas/RAR a人 转染HL60和MCF刀细胞,经G418 筛选阳性细胞克隆后,以不同剂量RA分别处理24、48、72小时,RT{CR 和荧光显微镜直接观测报告基因eGFP表达,结果显示eGFP表达呈Aw 时间剂量依赖性升高,提示融合蛋白 Fas用AR a表达亦呈 RA时间剂量依-赖性上升。说明 RA可调控的 FSS爪人R。融合基因表达载体模型构建成功。 3.p…*as/RAR a转染和未转染的 HL60和 MCF刁细胞经 RA处理 后,经荧光显微镜观测绿色荧光蛋白(即融合蛋白)分布于细胞整体,进 一步提取细胞胞浆和胞膜蛋白组分行SDS-PAGE证实融合蛋白主要定位 于细胞膜上。 4.pRAREIas/RAR a转染和未转染的 HL60和 MCFJ细胞经 RA处理。后,细胞生长减慢、细胞周期被阻滞在G;G。期、凋亡率增加,并可检测 到DNA梯形带,透射电镜和TUNEL法发现其形态结构呈凋亡性变,凋 亡阳性细胞率增加。其中,以融合基因转染细胞经RA处理后变化更为显 著。说明RA可经RARE调控融合基因表达诱发细胞凋亡,且该效应与RA 自身抑制增殖、促进凋亡作用相互协同。 5.
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