武汉大学学报(医学版)   2018, Vol. 39Issue (6): 910-913   DOI: 10.14188/j.1671-8852.2018.0134.
0

引用本文 

孙开宇, 陈哲, 张岑, 周绪红. miR-1275及其靶基因HOXB5对鼻咽癌细胞的作用[J]. 武汉大学学报(医学版), 2018, 39(6): 910-913. DOI: 10.14188/j.1671-8852.2018.0134.
SUN Kaiyu, CHEN Zhe, ZHANG Cen, ZHOU Xuhong. Effects of miR-1275 and Its Target Gene HOXB5 on Nasopharyngeal Carcinoma Cells[J]. Medical Journal of Wuhan University, 2018, 39(6): 910-913. DOI: 10.14188/j.1671-8852.2018.0134.

作者简介

孙开宇,男,1964-,主治医师,主要从事鼻咽癌相关研究,E-mail:sunkaiyu_znyy@163.com

通讯作者

周绪红,男,1962-,医学博士,教授,主要从事头颈肿瘤相关研究,E-mail:zhouxuhong62@126.com

文章历史

收稿日期:2018-02-08
miR-1275及其靶基因HOXB5对鼻咽癌细胞的作用
孙开宇 , 陈哲 , 张岑 , 周绪红     
武汉大学中南医院耳鼻咽喉-头颈外科 湖北 武汉 430071
[摘要] 目的: 探究miR-1275在鼻咽癌细胞中的表达变化以及其在鼻咽癌中的作用。方法: 常规培养正常鼻咽上皮细胞系NP69及鼻咽癌细胞系CNE-1细胞,检测两株细胞中miR-1275表达水平,并采用双荧光素酶法验证网站预测的miR-1275的靶基因。通过CCK8法检测改变鼻咽癌细胞中miR-1275或HOXB5的表达水平后鼻咽癌细胞增殖能力的变化。结果: 在鼻咽癌细胞中miR-1275为低表达,网站预测HOXB5为其靶基因之一,双荧光素酶法证实网站预测的HOXB5为其靶基因。上调miR-1275或下调HOXB5的表达水平可以显著抑制鼻咽癌细胞的增殖能力。结论: miR-1275可通过抑制HOXB5调控鼻咽癌的增殖能力,对鼻咽癌的治疗可能发挥重要作用。
关键词miR-1275    鼻咽癌    HOXB5    细胞增殖    
Effects of miR-1275 and Its Target Gene HOXB5 on Nasopharyngeal Carcinoma Cells
SUN Kaiyu, CHEN Zhe, ZHANG Cen, ZHOU Xuhong     
Dept.of Otorhinolaryngology, Head and Neck Surgery, Zhongnan Hospital of Wuhan University, Wuhan 430071, Hubei, China
[Abstract] Objective: To investigate the expression of miR-1275 in nasopharyngeal carcinoma and its role in nasopharyngeal carcinoma. Methods: The normal nasopharyngeal epithelial cell line NP69 and nasopharyngeal carcinoma cell line CNE-1 were cultured in vitro. The expression of miR-1275 in two cell lines was detected. The target gene of miR-1275 was predicted in website and confirmed by dual luciferase method. CCK8 method was used to explore the proliferation of cells with or without the treatment of miR-1275 mimics or HOXB5 siRNA. Results: Nasopharyngeal carcinoma cells expressed lower miR-1275 compared with that in normal cells. And HOXB5 was one of the target genes through dual luciferase method. Up-regulation of miR-1275 or down-regulation of HOXB5 could significantly inhibit the proliferation of nasopharyngeal carcinoma cells. Conclusion: miR-1275 may play an important role in the treatment of nasopharyngeal carcinoma by inhibiting the proliferation of nasopharyngeal carcinoma through inhibiting HOXB5.
Key Words: miR-1275    Nasopharyngeal Carcinoma    HOXB5    Cell Proliferation    

鼻咽癌是耳鼻咽喉头-颈外科最常见的恶性肿瘤之一。鼻咽癌具有非常独特的地理分布模式[1],它在中国华南地区及东南亚地区普遍发生,然而在其他地区较少出现,这一现象目前还没有发现明确的原因[2, 3]

miRNA(或miR)是一类长度约18-25个核苷酸的小分子单链RNA具有调控功能的、内源性的、高度保守的非编码单链RNA。miRNA主要作用机制是通过与特异性靶分子mRNA序列(主要位置为3′非翻译区,3′-UTR)结合,引起特异性靶分子mRNA的降解或者抑制基因转录后翻译等,从而调控多种细胞生物学过程[4]。miRNA的生物合成过程及作用机制主要为:核内转录生成长度约为300-1 000 bp的初级miRNA,初级miRNA进一步由RNA酶Drosha加工成长度约为70-90 bp的miRNA前体,转运蛋白Exportin5主动将miRNA前体运输至细胞质,RNA核酸内切酶Dicer识别miRNA前体,并将其剪切成约22 bp的双链RNA,解链后生成成熟的单链miRNA,成熟的miRNA与RNA沉默诱导复合体结合并作用于靶mRNA的3′或5′非翻译区。当miRNA与特异性靶分子mRNA序列完全互补配对时,miRNA会导致靶mRNA的降解。当miRNA与特异性靶分子mRNA序列配对不完全时,miRNA会抑制靶mRNA的蛋白翻译[5, 6]

我们前期筛选得到了在鼻咽癌癌组织和癌旁组织表达差异显著的miR-1275,本研究旨在初步探讨miR-1275在鼻咽癌中的作用。

1 材料与方法 1.1 鼻咽癌细胞系培养

用含10%胎牛血清的RPMI 1640培养基培养正常鼻咽上皮细胞系NP69及鼻咽癌细胞系CNE-1细胞,置于37 ℃恒温培养箱培养。依实验要求对NP69及CNE-1细胞进行处理。

1.2 主要试剂及来源

2×PCRMIX(北京康为世纪生物科技有限公司);2×实时荧光定量PCRMIX(日本TaKaRa公司);DEPC水(碧云天生物技术公司);HiFiScriptcDNA第一链合成试剂盒(北京康为世纪生物科技有限公司);PCR引物(武汉擎科创新生物科技有限公司);TRIzol(美国Invitrogen公司)。

1.3 方法 1.3.1 Real-time PCR检测技术

提取新鲜组织或者鼻咽癌细胞系RNA后运用HiFiScriptcDNA第一链合成试剂盒逆转录成cDNA,miR-1275采用All-in-oneTMmiRNA qPCR检测试剂盒进行反应,以U6作为内参照。靶基因采用SYBR-GreenPCRMasterMix进行反应,以GAPDH作为内参照。靶基因HOXB5引物序列,上游引物:5′-TCAGCCATGATATGACCGGG-3′,下游引物:5′-AGATCTTGATCTGGCGCTCG-3′。

1.3.2 靶基因预测

本研究选择常用的miRNA靶基因在线预测网站TargetScan(www.targetscan.org)预测miR-1275-3p的靶基因。TargetScan通过查找mer位点与miRNA的种子区域的匹配来预测靶基因,故只有保守的位点可以被预测到。在哺乳动物中,通过位点的累积加权分数对预测出来的靶基因的靶向性进行排序[7]

1.3.3 双荧光素酶报告分析

双荧光素酶报告分析操作依照luciferase检测操作手册进行。

1.3.4 细胞增殖实验

将CNE1细胞依据分组分别接种在96孔板中,每孔接种浓度约1×104个细胞,置于含5%CO2,37 ℃恒温箱中进行正常培养。每组中的实验重复进行3次,并且设立空白对照。各组中依实验要求加入miR-1275模拟物,HOXB5 siRNA。分别培养0, 24, 48和72 h后,加入10 ml CCK-8,37 ℃孵育1 h,450 nm处检测吸光度值。

1.3.5 统计学方法

实验数据以均数±标准差表示,采用SPSS 16.0统计软件对数据进行检验,以P<0.05视为具有统计学差异。

2 结果 2.1 miR-1275在鼻咽癌细胞系中低表达

提取正常鼻咽上皮细胞系NP-69细胞及鼻咽癌细胞系CNE-1细胞RNA,检测两组细胞中miR-1275中的表达水平。以miR-1275在NP-69细胞中的表达水平为标准,miR-1275在CNE-1中的相对表达量为0.37±0.01,且具有统计学意义(P<0.05,图 1)。结果提示,在鼻咽癌细胞系中miR-1275表达下调。

图 1 miRNA在NP-69及CNE-1细胞中的表达水平 *与NP-69相比,P<0.05
2.2 HOXB5是miR-1275的靶基因验证

我们在几个数据库,包括PicTar,microRNA.org和TargetScan中寻找miR-1275的靶基因,其中HOXB5 3′-UTR的929-947处含有保守的miR-1275同源位点(图 2A),因此最终选择了在多种肿瘤细胞中高表达的癌基因HOXB5作为miR-1275的靶基因。随后的双荧光素酶报告分析实验结果显示,质粒转染HOXB5野生型3′-UTR载体在miR-1275模拟物刺激下萤火虫荧光素与海肾荧光素的比值明显下降,而转染HOXB5突变型3′-UTR组在miR-1275模拟物刺激下萤火虫荧光素与海肾荧光素的比值无明显变化(图 2B)。提示HOXB5为miR-1275的靶基因。

图 2 miR-1275与靶基因HOXB5相互作用的双荧光酶素检测结果 A: miRNA-1275与预测靶点HOXB5的结合位点; B:双荧光素酶法检测miRNA-1275与预测靶点HOXB5能靶向结合,*P<0.05
2.3 miR-1275通过抑制HOXB5表达降低鼻咽癌细胞增殖能力

为了进一步验证鼻咽癌细胞中miR-1275的肿瘤抑制效率,我们用空白对照,miR-1275模拟物,HOXB5 siRNA(si-HOXB5)对CNE-1细胞的作用,我们用CCK8法检测不同时间点处理CNE-1细胞的活力。与空白对照组相比较,miR-1275模拟物和si-HOXB5的处理显著减弱CNE-1细胞增殖能力(图 3)。

图 3 不同时间点不同方法处理CNE-1细胞后细胞增殖能力情况

综上所述,鼻咽癌中miR-1275低表达,HOXB5高表达,且HOXB5是miR-1275的靶基因。

3 讨论

越来越多的研究表明,大量miRNA在鼻咽癌的发生发展中起到关键作用。Luo[8]发现在鼻咽癌中有48个miRNA异常表达,而这些miRNA大多与细胞增殖、细胞基质黏附和细胞迁移有关。同时这48个miRNA的靶基因参与细胞黏附和p53信号通路等。miR-135b-5p、miR-205-5p、miR-93-5p、miR-650以及miR-183-5p可以作为初发鼻咽癌的新的诊断指标[9]。然而不同miRNA在鼻咽癌发生发展中的作用不尽相同。例如miR-233可以靶向MAFB来抑制鼻咽癌细胞的增殖和迁移[10];miR-4649-3p可以靶向蛋白质酪氨酸磷酸酶SHP-1抑制鼻咽癌细胞的增殖[11];而miR-142-3p可以抑制SOCS6的表达来促进鼻咽癌细胞的增殖[12];miR-29a/b通过调节SPARC和COL3A1的表达水平来促进鼻咽癌细胞的迁移和侵袭[13]。MiR-204在鼻咽癌患者血清中表达下调,其表达与鼻咽癌患者的EB病毒感染、肿瘤的分化程度、淋巴结转移和TNM分期明显相关;同时鼻咽癌患者组织中miR-204低表达者生存时间明显低于高表达者[14]

HOX转录因子在胚胎发育过程中发挥着重要作用,可以决定细胞命运。大量研究表明,HOX基因参与了多种类型癌症的进展。HOXB5作为其中一员,在乳腺癌组织和细胞系中异常高表达。在ER阳性的乳腺癌细胞系中沉默HOXB5显著降低细胞增殖和侵袭[15]。在胃癌中,HOXB5可以激活Wnt/β-catenin信号通路,促进细胞的转移。我们的实验结果表明,miR-1275在鼻咽癌细胞系中低表达,通过在鼻咽癌细胞中转染miR-1275或HOXB5 siRNA抑制鼻咽癌细胞中HOXB5从而达到抑制鼻咽癌细胞的增殖能力,说明在miR-1275的缺失导致HOXB5的高表达可能在鼻咽癌的发生发展中起到关键作用。

miRNA对靶基因mRNA的作用机制主要有三种方式:①直接降解靶基因——当miRNA与特异性靶基因编码区或非编码区完全配对,可直接降解特异性靶基因mRNA(miRNA只降解与其序列互补配对的mRNA);②抑制特异性靶基因的翻译——当miRNA与特异性靶基因不完全互补结合时,miRNA通过阻遏特异性靶基因的翻译,而不影响特异性靶基因mRNA的稳定性,此种miRNA的作用方式种类较多;③同时包括上述两种作用方式[16, 17]。miR-1275对HOXB5的具体作用机制及其具体的生物学功能非常值得进一步探讨。这为miR-1275及其靶基因HOXB5在鼻咽癌诊疗中可能发挥的作用提供了理论依据。

参考文献
[1] Tang J, He Y, Tian Y. MicroRNA214 promotes proliferation and inhibits apoptosis via targeting Bax in nasopharyngeal carcinoma cells[J]. Mol Med Rep, 2015, 12(4): 6286-6292. DOI: 10.3892/mmr.2015.4168.
[2] Kamran SC, Riaz N, Lee N. Nasopharyngeal carcinoma[J]. Surg Oncol Clin N Am, 2015, 24(3): 547-561. DOI: 10.1016/j.soc.2015.03.008.
[3] Chua ML, Wee JT, Hui EP, et al. Nasopharyngeal carcinoma[J]. Lancet (London, England), 2015, 387(10022): 1012-1024.
[4] Bhardwaj A, Singh S, Singh AP. MicroRNA-based cancer therapeutics: Big hope from small RNAs[J]. Mol Cell Pharmacol, 2010, 2(5): 213-219.
[5] Grimson A, Farh KK, Johnston WK, et al. MicroRNA targeting specificity in mammals: determinants beyond seed pairing[J]. Mol Cell, 2007, 27(1): 91-105. DOI: 10.1016/j.molcel.2007.06.017.
[6] Vidigal JA, Ventura A. The biological functions of miRNAs: lessons from in vivo studies[J]. Trends Cell Biol, 2015, 25(3): 137-147. DOI: 10.1016/j.tcb.2014.11.004.
[7] Agarwal V, Bell GW, Nam JW, et al. Predicting effective microRNA target sites in mammalian mRNAs[J]. Elife, 2015, 4: e05005. DOI: 10.7554/eLife.05005.
[8] Luo Z, Zhang L, Li Z, et al. An in silico analysis of dynamic changes in microRNA expression profiles in stepwise development of nasopharyngeal carcinoma[J]. BMC Med Genomics, 2012, 5: 3. DOI: 10.1186/1755-8794-5-3.
[9] Tang JF, Yu ZH, Liu T, et al. Five miRNAs as novel diagnostic biomarker candidates for primary nasopharyngeal carcinoma[J]. Asian Pac J Cancer P, 2014, 15(18): 7575-7581. DOI: 10.7314/APJCP.2014.15.18.7575.
[10] Yang W, Lan X, Li D, et al. MiR-223 targeting MAFB suppresses proliferation and migration of nasopharyngeal carcinoma cells[J]. BMC Cancer, 2015, 15: 461. DOI: 10.1186/s12885-015-1464-x.
[11] Pan X, Peng G, Liu S, et al. MicroRNA-4649-3p inhibits cell proliferation by targeting protein tyrosine phosphatase SHP-1 in nasopharyngeal carcinoma cells[J]. Int J Mol Med, 2015, 36(2): 559-564. DOI: 10.3892/ijmm.2015.2245.
[12] Qi X, Li J, Zhou C, et al. MiR-142-3p suppresses SOCS6 expression and promotes cell proliferation in nasopharyngeal carcinoma[J]. Cell Physiol Biochem, 2015, 36(5): 1743-1752. DOI: 10.1159/000430147.
[13] Qiu F, Sun R, Deng N, et al. MiR-29a/b enhances cell migration and invasion in nasopharyngeal carcinoma progression by regulating SPARC and COL3A1 gene expression[J]. PLoS One, 2015, 10: e0120969. DOI: 10.1371/journal.pone.0120969.
[14] 彭涛, 周绪红, 胡敏, 等. miRNA-204在鼻咽癌中的表达及临床意义[J]. 临床耳鼻咽喉头颈外科杂志, 2014, 22(14): 1780-1782.
Peng T, Zhou XH, Hu M, et al. Clinical significance of miRNA-204 in nasopharygeal carcinoma[J]. J Clin Otorhinolaryngol Head Neck Surg (China), 2014, 22(14): 1780-1782.
[15] Lee JY, Hur H, Yun H J, et al. HOXB5 promotes the proliferation and invasion of breast cancer cells[J]. Int J Biol Sci, 2015, 11(6): 701-711. DOI: 10.7150/ijbs.11431.
[16] Lee YS, Nakahara K, Phan JW, et al. Distinct roles for Drosophila Dicer-1 and Dicer-2 in the siRNA/miRNA silencing pathways[J]. Cell, 2004, 117(1): 69-81. DOI: 10.1016/S0092-8674(04)00261-2.
[17] Sotillo E, Thomas-Tikhonenko A. Shielding the messenger (RNA): microRNA-based anticancer therapies[J]. Pharmacol Ther, 2011, 131(1): 18-32. DOI: 10.1016/j.pharmthera.2011.04.006.