低剂量铬(VI)暴露通过激活MAGEB2-AR信号通路促进前列腺癌进展

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目的:  明确低剂量重金属铬(Ⅵ)暴露对前列腺癌发生、发展的影响,并从表观遗传学角度探讨其潜在的分子生物学机制。  方法:  通过MTT实验明确重金属铬(Ⅵ)在前列腺癌细胞中的IC50,并在安全剂量下观察不同浓度及不同时间重金属铬(Ⅵ)暴露对前列腺癌细胞系的影响,根据实验结果确定所需重金属铬(Ⅵ)的剂量及暴露时间;通过细胞克隆形成、细胞迁移、细胞侵袭、细胞凋亡及细胞周期等实验明确低剂量铬(Ⅵ)对前列腺癌细胞生物学行为的影响;构建裸鼠皮下种植瘤模型进一步观察研究体内低剂量铬(Ⅵ)暴露对前列腺癌的影响;采用Dot blot和免疫荧光技术探索低剂量重金属铬(Ⅵ)暴露可能引起的潜在表观遗传学变化;通过人类细胞转录组测序技术观察低剂量重金属铬(Ⅵ)暴露前后前列腺癌细胞系基因差异表达情况,并根据铬(Ⅵ)暴露引起的相应表观遗传学变化筛选出促进前列腺癌发生发展的关键靶基因;通过RT-qPCR、western blot等技术验证重金属铬(Ⅵ)暴露后该靶基因的表达情况。明确该靶基因在前列腺癌中的表达情况,并通过体内外实验探究其在前列腺癌发生发展中的作用。进一步研究靶基因下游信号通路,明确低剂量重金属铬(Ⅵ)暴露促进前列腺癌发生发展的分子生物学机制。  结果:  MTT实验结果显示重金属铬(Ⅵ)制剂K2CrO4暴露对前列腺细胞系LNCaP和PC3的IC50分别为3.5和3μmol/L,且低剂量K2CrO4暴露48小时后对前列腺癌细胞有显著的促进增殖效应。流式细胞分析显示低剂量K2CrO4暴露对前列腺癌细胞的凋亡和周期无显著影响。克隆形成、划痕及transwell实验证实0.6umol/L铬酸钾暴露48小时后可促进前列腺癌LNCaP细胞增殖、迁移及侵袭。体内实验结果显示0.25mmol/L K2CrO4饮水暴露可显著促进小鼠肿瘤增长。RT-qPCR结果显示,经低剂量铬(Ⅵ)暴露后可DNA甲基化转移酶(DNMT1和DNMT3B)的表达显著降低,而TET双加氧酶(TET1和TET2)的表达明显升高。Dot blot及免疫荧光实验结果进一步证实低剂量K2CrO4暴露可显著降低5mC的表达,并伴随5hmC表达的升高,提示低剂量重金属铬(Ⅵ)暴露可诱导DNA去甲基化的发生。进一步转录组测序结果显示,经低剂量K2CrO4处理后的前列腺癌细胞与对照组相比基因表达存在明显差异。结合表观遗传组学数据(DNA甲基化数据库)进一步筛选出6个差异表达基因与DNA甲基化相关。其中包含MAGE家族2个成员MAGEA1和MAGEB2,且MAGEB2上调最为明显。RT-qPCR及western blot验证经低剂量K2CrO4暴露后MAGEB2表达增加,且MAGEB2在前列腺癌中表达高于前列腺正常上皮细胞及前列腺增生组织。体内外实验结果表明,在低剂量K2CrO4暴露条件下,敲除MAGEB2后可显著抑制后前列腺癌细胞的增殖。CoIP、点突变等实验证实MAGEB2可通过MAGE同源结构域的中F-box与AR的NH2末端NTD区相结合,进而激活AR并上调AR下游靶基因PSA、NX3.1的表达。  结论:  低剂量重金属铬(Ⅵ)暴露可通过DNA去甲基化作用激活MAGEB2-AR信号通路促进前列腺癌进展。
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