全转录组分析△S2 LF-PRLR对人类乳腺癌细胞(MCF-7)基因表达的影响
催乳素受体(prolactin receptor，PRLR）是I型细胞因子受体超家族的成员之一，为单次跨膜受体。PRLR在介导催乳素（prolactin，PRL）的生物学效应中起着关键的作用。在 PRL的作用下，PRLR发生二聚化，从而启动细胞信号转导并实现其生物学效应。△S2 LF-PRLR为Tan等人于人类乳腺癌细胞克隆并首次报道的一种PRLR的变体。其主要结构特征是：受体的膜外区S2亚结构域缺失（由100个氨基酸组成，另一个亚结构域为 S1）。已有实验表明，△S2 LF-PRLR在没有PRL存在时，亦能发生二聚化，即所谓的自有二聚化（constitutive dimerization），并产生生物学效应如促进细胞增殖等。提示△S2 LF-PRLR在人类乳腺癌的发生中可能具有重要的分子病理意义。 PRLR激活后，通过启动其下游的JAK2-STAT5细胞信号转导途径，进而导致STAT5的磷酸化、二聚化及核转移，从而结合在其靶基因的启动子区域而调节相应基因的表达。△S2 LF-PRLR由于其细胞外的S2亚结构的丢失，我们推测这一缺失改变了PRLR的分子特性，从而影响细胞转导途径进而改变其靶基因的表达谱及表达水平，最终改变乳腺癌细胞的生物学行为，例如细胞的过度增殖等。 本研究中，我们采用病毒介导的基因转移方法，将携带 LF-PRLR（LF-PRLR组）或△S2 LF-PRLR（△S2 LF-PRLR组）cDNA的腺病毒转染人类乳腺癌细胞（MCF-7），对照组（Con）则以不携带任何外源基因的空病毒转染。细胞继续培养48小时后，提取细胞总RNA，然后进行RNA测序（RNA-Seq），测序数据上传至加州大学桑塔克鲁斯分校基因组浏览器网站（genome.ucsc.edu）进行比对。结果表明：（1）△S2 LF-PRLR过表达后，表达变化较大（即Con、LF-PRPR及△S2 LF-PRLR三组细胞之间差异较大）的基因，主要集中在染色体11，12，14，16，17，19、20，而在染色体4、13、18，21差异则相对较小；（2）受其影响的基因不但有编码基因，还包括非编码基因。Con、LF-PRPR及△S2 LF-PRLR三组细胞测得的表达基因数（减去RPKM值最低的5％后）分别为19648（编码基因17594非编码基因2054）、20247（编码基因18093，非编码基因2154）及19500（编码基因17472，非编码基因2028）。（3）全转录组中有192个基因仅在△S2 LF-PRLR MCF-7细胞中表达（其中编码基因有118个，非编码基因有74个）；483个基因在△S2 LF-PRLR MCF-7细胞中不表达，而在LF-PRLR及Con组表达（其中编码基因有362个，非编码基因有121个）；18924个基因在三组细胞中均有表达（其中编码基因有17053个，非编码基因有1871个）；在三组中都有表达但在△S2 LF-PRLR组高表达的基因有3个（全为非编码基因）；在三组中都有表达但是在△S2 LF-PRLR组低表达的基因有1个（亦为非编码基因）；（4）△S2 LF-PRLR过表达引起肿瘤相关基因的表达变化。三组样品的转录组中有30个肿瘤相关基因有表达差异，有27个肿瘤相关基因仅在△S2 LF-PRLR组表达，而在Con组及LF-PRLR组不表达。（5）△S2 LF-PRLR过表达改变部分凋亡相关基因的表达水平。三组中有11个凋亡相关基因表达有差异，其中9个凋亡相关基因仅在△S2 LF-PRLR表达，有2个抗凋亡基因在Con及LF-PRLR组均表达，但在△S2 LF-PRLR组不表达。（6）部分微小RNA（microRNA）亦是△S2 LF-PRLR作用的靶点。三组样品的转录组中有15个MicroRNAs有表达差异，有8个MicroRNAs仅在△S2 LF-PRLR组表达，4个MicroRNAs在△S2 LF-PRLR组不表达而在其他2组有表达。（7）△S2 LF-PRLR具有调节snoRNA表达的功能，三组中共有19个snoRNA基因表达有差异，其中13个是box C/D snoRNAs、6个是box H/ACA snoRNAs。其中有10个snoRNA基因在△S2 LF-PRLR不表达，而另外2组有表达，7个snoRNA基因仅在△S2 LF-PRLR表达，其他2组不表达。 根据实验结果，本研究主要结论如次：（1）△S2 LF-PRLR过表达，能够广泛影响人类乳腺癌细胞（MCF-7）基因的表达。受其影响的包括编码基因及非编码基因。（2）对人类乳腺癌细胞（MCF）基因转录的影响，△S2 LF-PRLR显然不同于全长的受体LF-PRLR。（3）△S2 LF-PRLR通过调控肿瘤相关基因的表达影响乳腺癌细胞的生物学行为如细胞增殖等。（4）△S2 LF-PRLR下调部分凋亡基因的表达，从而促进乳腺癌细胞增殖。（5）△S2 LF-PRLR影响微小 RNA（MicroRNAs）的表达。（6）△S2 LF-PRLR调控snoRNA表达。 本研究对于理解△S2 PRLR在人类乳腺癌的分子机理具有重要意义，为进一步探讨△S2 PRLR的作用奠定了基础。
催乳素;乳腺癌;基因表达;生物学行为;作用机理
吉首大学
硕士
生物学
谭敦勇
2015
中文
R737.9
77
2016-05-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）