LncRNA DLEU2在宫颈癌中的生物学作用及机制研究

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宫颈癌是全世界最常见的女性恶性肿瘤之一,其发病率和死亡率呈逐年上升趋势,且倾向年轻化。长链非编码RNA是一类转录本长度大于200nt的内源性RNA,在肿瘤的发生发展中发挥重要作用。Lnc RNA DLEU2是我们利用生物信息学方法,基于GEO数据库和TCGA数据库中数据筛选到的在宫颈癌组织中显著高表达的基因之一。通过临床组织样本验证和临床相关性分析,证实了lncRNA DLEU2在宫颈癌组织显著高表达,且与肿瘤大小(Topography)密切相关,提示lncRNA DLEU2可能促进宫颈癌的发生发展。然而,lncRNA DLEU2在宫颈癌中的生物学作用及分子机制还未阐明,因此本论文主要研究了lncRNA DLEU2与宫颈癌的关系,探索了lncRNA DLEU2在宫颈癌中的生物学功能及潜在分子机制。第一部分lncRNA DLEU2在宫颈癌中的表达及临床意义分析目的:探讨lncRNA DLEU2在宫颈癌中的表达情况及临床价值。方法:分别从GEO和TCGA数据库中下载相应的宫颈癌数据集(GSE63514、GSE9750和TCGA-CESC),采用R语言筛选出表达差异显著的lncRNA,并对其进行临床相关性分析和功能预测;同时从临床收集宫颈癌组织和正常宫颈组织,采用q RT-PCR方法验证其在宫颈癌组织中表达情况。结果:我们将GSE63514、GSE9750和TCGA-CESC数据库中筛选到差异表达lncRNA进行整合,发现了3个在宫颈癌中显著差异表达的lncRNA;通过查阅文献,确定了lncRNA DLEU2作为研究对象。随后进一步的临床相关性分析发现,lncRNA DLEU2与宫颈癌肿瘤大小(Topography)密切相关;通过GO和KEGG富集分析预测其功能,GO分析结果显示与RNA splicing,DNA metabolic process,DNA replication和cell cycle等生物学过程高度相关,而KEGG分析结果显示与cell cycle,spliceosome和p53 signaling pathway等显著相关。结论:Lnc RNA DLEU2在宫颈癌组织中特异性高表达,与肿瘤大小(Topography)密切相关,并且可能主要参与了细胞周期调节。第二部分Lnc RNA DLEU2促进宫颈癌细胞增殖和迁移目的:明确lncRNA DLEU2在宫颈癌细胞中的表达及亚细胞定位,探索其对宫颈癌细胞生长、克隆形成、迁移等能力的影响。方法:采用q RT-PCR方法检测lncRNA DLEU2在宫颈癌细胞He La、Si Ha和Ca Ski中的表达情况,FISH检测其在三种宫颈癌细胞中的亚细胞定位。采用si RNA技术在细胞He La、Si Ha和Ca Ski中构建lncRNA DLEU2敲降模型,同时在三种宫颈癌细胞中构建lncRNA DLEU2过表达模型。采用CCK8实验、平板克隆实验、细胞划痕实验分别检测lncRNA DLEU2敲低和过表达对宫颈癌生长、克隆形成、迁移能力的影响。结果:q RT-PCR和FISH实验确定lncRNA DLEU2在宫颈癌细胞中的表达及定位情况,结果表明lncRNA DLEU2在宫颈癌细胞中高表达,且同时分布于细胞质和细胞核,但细胞核分布相对较多。CCK8实验结果表明,在He La,Si Ha和Ca Ski宫颈癌细胞中沉默lncRNA DLEU2后,在48h以后细胞生长的速度明显低于对照组细胞;与之相反,在He La,Si Ha和Ca Ski宫颈癌细胞中过表达lncRNA DLEU2后,在48h以后细胞生长的速度显著高于对照组细胞。细胞平板克隆实验结果显示,在宫颈癌细胞He La、Si Ha和Ca Ski中敲低lncRNA DLEU2后,细胞形成克隆的大小和数量明显低于对照组细胞;相反,在He La、Si Ha和Ca Ski细胞中过表达lncRNA DLEU2后,细胞形成克隆的大小和数量显著高于对照组细胞。细胞划痕实验结果表明,lncRNA DLEU2低表达的He La、Si Ha和Ca Ski细胞迁移速度显著慢于对照组细胞,而lncRNA DLEU2过表达的He La、Si Ha和Ca Ski细胞迁移速度明显快于对照组细胞。结论:Lnc RNA DLEU2在宫颈癌细胞中高表达,且促进宫颈癌细胞增殖和迁移。第三部分Lnc RNA DLEU2通过促进细胞周期进程和抑制Notch信号通路来促进宫颈癌细胞增殖目的:探索lncRNA DLEU2促进宫颈癌细胞增殖的下游分子机制。方法:运用流式细胞技术检测lncRNA DLEU2对宫颈癌细胞周期的影响;RNA-Seq分析沉默lncRNA DLEU2后差异表达基因,GO和KEGG分析这些差异基因参与的信号通路;生物信息学、q RT-PCR和western blot分析关键基因的表达情况。结果:流式细胞技术分别检测lncRNA DLEU2敲低和过表达后He La、Si Ha和Ca Ski细胞周期的变化,结果显示,与对照细胞相比,敲低lncRNA DLEU2后宫颈癌细胞G1期细胞增加,S细胞减少;与之相反,当过表达lncRNA DLEU2后宫颈癌细胞G1期细胞减少,S期细胞增加。western blot分析了与细胞周期G1/S期相关的一些标志蛋白,结果表明,在lncRNA DLEU2敲低的宫颈癌细胞中,c-Myc,CDK4,CDK2表达水平减低;在lncRNA DLEU2过表达的宫颈癌细胞中,c-Myc,CDK4,CDK2表达水平升高。RNA-Seq结果显示,与对照组相比,沉默lncRNA DLEU2以后,得到471个表达差异显著基因,其中303个上调,168个下调;GO分析结果显示这些差异基因主要参与了DNA-based transcriptional regulation,regulation of transcription by RNA polymerase II,cell cycle,cell differention,cell adhesion等;而KEGG pathway分析结果显示这些差异表达基因与Proteoglycans in cancer,Human cytomegalovirus infection,Notch signaling pathway等有显著关系。q RT-PCR验证了参与细胞周期和NOTCH信号通路的差异基因(CDKN1A,E2F4,WEE1,NOTCH1、RBPJ)表达情况,结果与测序结果一致。Western blot分析了P21、P53及相关信号通路蛋白表达水平,这些关键蛋白的表达情况证实了lncRNA DLEU2通过抑制P53从而促进细胞周期进程和抑制Notch signaling pathway活性。结论:Lnc RNA DLEU2通过抑制P53表达来加快宫颈癌细胞周期进程和抑制Notch信号通路,从而促进宫颈癌细胞增殖。第四部分SP1促进lncRNA DLEU2在宫颈癌细胞中的表达目的:探讨转录因子SP1对lncRNA DLEU2的调控作用。方法:USCS和NCBI上下载lncRNA DLEU2启动子区域;PROMO和JASPAR预测可与lncRNA DLEU2启动子区域结合的转录因子;构建质粒pc DNA3.1+SP1和p GL3.0+DLEU2,双荧光素酶实验检测SP1与lncRNA DLEU2启动子结合区域;q RT-PCR验证SP1对lncRNA DLEU2的促进作用。结果:USCS和NCBI上下载lncRNA DLEU2起始位点上游1000bp的启动子区域,PROMO和JASPAR在线分析与lncRNA DLEU2启动子区域结合的转录因子,发现转录因子SP1在lncRNA DLEU2启动子区域结合有多个结合位点。双荧光素酶实验结果显示转录因子SP1可以与lncRNA DLEU2启动子区域结合。q RT-PCR结果显示转录因子SP1可转录激活lncRNA DLEU2,从而促进lncRNA DLEU2表达。结论:转录因子SP1可以结合lncRNA DLEU2启动子区域,从而转录激活lncRNA DLEU2的表达。
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