生长因子诱导的鼻咽癌细胞上皮—间质转换过程中的mRNA-microRNA调控网络

发布时间：2019-11-07 11:37

【摘要】：[背景和目的] 肿瘤患者死因的90%可归因于肿瘤转移。癌细胞的侵袭-转移是一个极其复杂的多步骤过程。上皮-间质转换(Epithelial-Mesenchymal Transition,EMT)是哺乳动物胚胎发育过程中必需经历的生理过程,它与肿瘤转移的关系近年来成为肿瘤转移领域最大的突破。EMT过程中,上皮细胞失去了细胞-细胞间的黏附结构,极性消失,具有较强的迁移、运动能力,获得了间质细胞的表型。 EMT与肿瘤侵袭-转移的关系在绝大多数实体肿瘤中得到明确,为肿瘤转移研究领域带来巨大的变革和机会。研究人员可以利用细胞模型来模拟EMT过程(特别是生长因子诱导的EMT),便捷地研究EMT过程中复杂的调控网络。鼻咽癌是华南地区常见的恶性肿瘤,其中95%以上的鼻咽癌属于低分化癌,复发转移几率大。通过生长因子(如EGF或TGF-β1)诱导构建鼻咽癌细胞的EMT模型,分析EMT过程中mRNA表达谱和microRNA表达谱的变化规律,将有助于理解EMT过程中的分子调控机制,筛选和侵袭-转移相关的标志物,对于鼻咽癌的转移研究具有较重要的基础与临床意义。 [方法] 利用EGF(终浓度50ng/m1)或TGF-β1(终浓度10ng/m1)处理鼻咽癌细胞HK-136小时,诱导EMT发生。分离细胞RNA,利用基因芯片分别进行mRNA和microRNA表达谱分析。对mRNA表达谱数据进行pathway分析、GO分析、GSEA(基因集富集分析),并分析了EMT过程中EGFR、TGF-β和EMT通路的变化情况。将EGF或TGF-β1调控基因所构成的“特征”与鼻咽癌组织样本的基因表达谱数据进行了相关性分析。对microRNA表达谱数据进行了分析,对差异表达的microRNA分子做了初步的功能分析,并预测其潜在的靶基因。结合差异microRNA和mRNA分子,利用microRNA-靶基因间的对应关系,建立EMT过程中的“microRNA-靶基因-信号通路”网络。 [结果] 利用EGF或TGF-β1诱导36小时之后,发现鼻咽癌细胞HK-1出现了明显的EMT,对细胞的mRNA和microRNA表达谱产生明显的影响。EGF诱导的EMT过程中,383个基因表达上调,161个下调；8个microRNA上调,4个下调。TGF-β1诱导的EMT过程中,124个基因上调,165个下调；12个microRNA上调,28个下调。 EGF和TGF-β1处理组中共同上调的基因多与细胞运动能力相关,共同下调的基因多与细胞周期、细胞分裂相关。差异基因所涉及的信号通路主要是：Jak-STAT信号通路、细胞因子-受体交互作用、Focal adhesion、TGF-β信号通路、凋亡、细胞外基质受体交互作用、ErbB信号通路等。 GSEA分析发现EGF所引起的细胞的应激反应与炎症、感染所引起的应激反应具有很大相似性,而TGF-β1主要影响了Tp53和Tp63的靶基因集。另外,EGF主要影响了转录因子IRF、STAT5、HMGIY、 BACH2、HNF4A和E47的靶基因集,而TGF-β1主要影响了转录因子ATF3、SP1、TCF11、AML和AP1的靶基因集。进一步的分析发现,EGF诱导的EMT过程中,主要依赖ETS家族-EGRl调控轴线；而TGF-β1诱导的EMT过程中,主要依赖SMAD转录因子网络。将EGF或TGF-β1调控基因所构成的“特征”与鼻咽癌组织样本的基因表达谱数据进行了相关性分析,发现“EGF特征”对于鼻咽癌发病机制具有促进作用,而“TGF-β特征”对鼻咽癌发病机制不具有促进作用。通过对差异表达microRNA分子的上游DNA序列结合的转录因子及其结合强度进行预测,发现生长因子诱导的EMT过程中,mRNA转录调控体系和microRNA转录调控体系存在明显的差异。结合miRNA芯片和mRNA芯片结果,首次报道了EMT过程中的“microRNA-靶基因-信号通路”网络。生长因子诱导的鼻咽癌细胞EMT过程中,miR-505和miR-1207-5p表达上调；初步的功能分析显示它们具有抑癌基因的特征。miR-505和miR-1207-5p的这种负反馈作用可能是EMT过程中鲁棒性的机制之一。 [结论] 1.EGF和TGF-β1均可诱导鼻咽癌细胞发生EMT,对细胞的mRNA和microRNA表达谱产生明显的影响。 2.EGF诱导的EMT过程中,主要依赖ETS家族-EGR1调控轴线；而TGF-β1诱导的EMT过程中,主要依赖SMAD转录因子网络。 3.描绘了EGF和TGF-β1诱导的EMT过程中所存在的“microRNA-靶基因-信号通路”网络。 4.生长因子诱导的鼻咽癌细胞EMT过程中,miR-505和miR-1207-5p是鲁棒性的机制之一。
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：R739.63

【参考文献】