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背景:研究已发现绝大部分肿瘤细胞的端粒缩短,端粒酶活性增强,保持端粒的稳定是防止细胞癌变的一个重要步骤。端粒是真核细胞染色体末端非编码DNA重复序列和与之相连的端粒结合蛋白的功能性复合体,端粒过度消耗或者结构破坏导致其功能障碍可引起细胞发生癌变。端粒结合蛋白包括端粒酶、保卫蛋白复合体(Shelterin)及非保卫蛋白。端粒酶主要包括端粒RNA成分、端粒酶相关蛋白(TP1/TP2)和端粒酶催化亚单位(hTERT)。
目前为止,端粒结合蛋白的mRNA表达和蛋白表达情况及其相互关系仍不十分清楚,其在肿瘤发生过程中的变化以及引起端粒损伤最终导致癌症的机制仍不清楚。该课题组已发现中温煤焦沥青烟可致BEAS-2B细胞端粒缩短、端粒酶活力增高、端粒保卫蛋白1(POT1)与端粒重复序列结合因子1(TRF1)的mRNA及蛋白表达下调、端粒重复序列结合因子2(TRF2)的mRNA及蛋白表达上调。该研究通过RNA干扰技术分别抑制POT1和hTERT基因表达来观察煤焦沥青染毒BEAS-2B细胞端粒结合蛋白TRF1、TRF2、POT1和hTERT等mRNA表达与蛋白表达等,分析他们在细胞恶变中的作用。
目的:探讨端粒结合蛋白的mRNA表达以及蛋白表达在煤焦沥青致端粒损伤和细胞恶变中的作用。
方法:根据POT1和hTERT的mRNA序列分别设计和合成各6组shRNA质粒表达载体。BASE-2B细胞以煤焦沥青组,DMSO溶剂对照组和空白对照组分别进行培养,培养至1代、10代、20代和30代时分别使用阳离子脂质体试剂对细胞进行转染,转染后继续培养至第1d、4d、7d时分别进行指标检测。采用Realtime PCR检测端粒缩短情况;Realtime PCR检测POT1,TRF1,FRF2和hTERT的mRNA表达情况;Western Blot方法检测各蛋白及端粒酶表达情况;探讨各指标之间及其与细胞恶变发生的关系。
结果:将针对POT1基因设计及合成成功的shRNA表达载体,转染入BASE-2B细胞后成功抑制POT1基因的表达;将针对hTERT基因设计及合成成功的shRNA表达载体,转染入BASE-2B细胞后成功抑制hTERT基因的表达。抑制POT1基因的表达后,煤焦沥青作用24h后观察发现部分细胞死亡,抑制组与阴性对照组相比较,抑制POT1基因的表达可导致hTERT的mRAN表达水平下调,端粒DNA相对长度缩短,TRF1与TRF2的mRNA表达水平上调,差异具有统计学意义(P<0.05)。抑制hTERT基因的表达后,煤焦沥青作用24 h后观察发现大部分细胞死亡,直至第7d不再出现细胞死亡,存活细胞稳定生长,抑制组与阴性对照组相比较,抑制hTERT基因的表达可导致POT1、TRF2的mRNA表达水平均下调,端粒DNA相对长度缩短,TRF1的mRNA表达水平上调,且差异均具有统计学意义(P<0.05)。通过Western blot实验发现各实验组蛋白的表达水平和各基因的mRNA表达水平相一致。通过软琼脂克隆形成实验,发现20代、30代POT1抑制组细胞克隆数及克隆率大于阴性对照组,差异具有统计学意义(P<0.05);20代、30代hTERT抑制组细胞克隆数及克隆率小于阴性对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。
结论:抑制POT1基因表达可间接促进CTP对BASE-2B细胞的恶变作用。抑制hTERT基因表达后可直接或间接地减弱CTP对BASE-2B细胞的恶变作用。