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癌蛋白SET在急性早幼粒白血病NB4-R1细胞 增殖和凋亡中的作用机制研究

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Author:

王嫄 (王嫄.)

Abstract:

急性早幼粒细胞白血病(acute promyelocytic leukemia, APL)属于急性髓细胞白血病M3型,约占全部急性髓细胞白血病的7%~27%。其中90%~95%的M3患者存在t(15;17)(q22;q21)易位,形成PML-RARα融合基因,并表达PML-RARα蛋白。PML-RARα蛋白可以与维甲酸受体(retinoid-X receptor, RXR)结合,中断正常生理状态下的信号转导通路,最终导致APL的发生。APL的临床表现较特殊,除了贫血、发热、骨髓浸润等白血病的症状外,出血十分常见,发生率可高达72%~94%,发病早期或化疗早期极易合并弥散性血管内凝血,引发致命性出血,死亡率极高。全反式维甲酸(all-transretinoic acid, ARTA)的应用明显改善了APL患者的临床出血症状,提高了存活率,并改善了预后。但是ARTA耐药及维甲酸综合征的发生使部分患者治疗失败。近年来,三氧化二砷(arsenic trioxide, As2O3)和四硫化四砷(tetra-arsenic tetra-sulfide, As4S4)在治疗急性早幼粒细胞白血病中显示了较好的疗效。As4S4作为一种口服砷剂,与As2O3相比具有较轻的临床副作用及相似的疗效,在白血病患者中耐受性较好。目前应用As4S4治疗初发和复发的APL患者已获得很高的缓解率,但具体分子机制尚待进一步阐明。
SET是一种癌蛋白,又被称作I2PP2A或者TAF-1β,参与多种细胞信号传导通路的调节,在DNA的复制、转录、染色体的重塑、细胞分化、迁移中发挥作用。本课题组前期研究发现,SET蛋白在As4S4处理后的APL耐维甲酸的NB4-R1细胞凋亡中显著下调甚至消失,提示癌蛋白SET可能处于多条信号传导通路的关键位置,在As4S4介导的细胞凋亡中发挥重要作用。本研究通过构建SET蛋白表达上调及下调的亚细胞模型,研究其对细胞生物学功能的影响,并进一步应用双向电泳技术筛选下调SET蛋白前后NB4-R1细胞差异表达的蛋白质点。通过对这些差异蛋白质点的LC-MS/MS质谱分析鉴定,了解SET蛋白在发挥致癌作用的过程中可能涉及的信号转导通路。这对进一步阐明SET蛋白的功能有着非常重大的意义,进而对血液恶性肿瘤细胞标志物的发现及药物靶向治疗提供理论依据。
实验目的: 
1. 观察As4S4对NB4-R1细胞生长的影响,从分子水平研究As4S4诱导NB4-R1细胞凋亡的机制。
2. 构建SET真核过表达载体,并将其转染至293T细胞,观察癌蛋白SET对细胞生物学功能的影响。
3. 构建干扰慢病毒载体,下调NB4-R1细胞SET蛋白的表达,并进一步应用双向电泳技术筛选出干扰SET蛋白前后NB4-R1细胞差异表达的蛋白质,通过对这些差异蛋白质点进行质谱鉴定,探讨SET在发挥致癌作用的过程中可能涉及的细胞因子及信号转导通路。
实验方法:
1. 体外培养NB4-R1细胞,将As4S4作用于NB4-R1细胞0 h、24 h、48 h后,应用流式细胞仪检测细胞周期及凋亡,琼脂糖凝胶电泳检测DNA降解断裂条带。Western blot方法检测药物作用NB4-R1细胞后,Bcl-2、Bax、caspase-3、PARP蛋白的表达水平。
2. 构建pEGFP-N1-SET过表达载体,转染293T细胞,应用流式细胞仪检测细胞周期,荧光实时定量PCR(RT-qPCR)、western blot检测过表达SET对蛋白磷酸酶PP2A、凋亡相关因子Bcl-2、Bax表达的影响。
3. 构建干扰慢病毒表达载体并感染NB4-R1细胞,下调NB4-R1细胞内SET蛋白的表达,应用流式细胞仪检测细胞周期,RT-qPCR、western-blot等技术检测SET和PP2A的表达。
4. 提取下调SET前后NB4-R1细胞的总蛋白,应用双向电泳技术获得蛋白质表达谱,用图像分析软件和人工比对的方法筛选差异蛋白质点,并进一步用LC-MS/MS对蛋白点进行分析,获得肽段序列质谱图,用Mascot软件在NCBInr和SwissProt等蛋白质数据库中进行检索和鉴定。
实验结果:
1. As4S4处理NB4-R1细胞后,S期和G2/M期细胞比例增高,且随着作用时间延长,细胞凋亡增多,呈现时间依赖性。DNA Ladder可观察到凋亡细胞DNA降解形成明显的梯形条带。Western blot检测发现As4S4作用 NB4-R1细胞0 h、24 h、48 h后,Bax表达上调,Bcl-2表达下调,caspase-3出现活化条带,PARP裂解为89 kDa的片段。
2. 成功构建了pEGFP-N1-SET过表达载体并转染至293T细胞,通过RT-qPCR及western blot检测发现SET表达增高,PP2A表达减低,S期和G2/M期细胞增多。可观察到Bcl-2/Bax的比例在蛋白质水平上调,应用As4S4后可以使Bcl-2/Bax的比例下调。
3. 成功构建了干扰慢病毒表达载体,并感染NB4-R1细胞,应用RT-qPCR及western blot检测发现SET表达减低,PP2A表达增高,G0/G1期和sub-G0/G1期细胞增多。
4. 应用双向电泳技术获得下调SET前后NB4-R1细胞蛋白质组表达谱,通过PDQuest软件分析,筛选了13个表达差异在2倍以上的蛋白质点,并进一步通过LC-MS/MS质谱进行分析鉴定。表达上调的蛋白为:T复合蛋白1亚基γ(TCPG),空泡蛋白分选因子37A(VP37A),丙酮酸脱氢酶复合体E1(ODPA),鸟苷酸解离抑制因子2(GDIR2),核苷二磷酸激酶A(NDKA);表达下调的蛋白为:微管蛋白α(TBA1B),核糖磷酸焦磷酸激酶1(PRPS1),膜联蛋白A1(ANXA1),增殖相关蛋白2G4(PA2G4),肌醇单磷酸酶1(IMPA1),富含丝氨酸/精氨酸的剪切因子9(SRSF9),转录因子BTF3(BTF3);表达消失的蛋白为:原肌球蛋白3(TPM3)。
实验结论:
1. As4S4可以诱导耐维甲酸的急性早幼粒白血病NB4-R1细胞凋亡,机制可能与激活线粒体凋亡途径有关。
2. 过表达SET可以促进细胞DNA的合成,抑制PP2A的表达,上调Bcl-2/Bax的比例,As4S4可以逆转Bcl-2/Bax比例的失调。
3. 下调NB4-R1细胞中SET的表达可以使DNA的合成减少,PP2A表达增高,细胞凋亡增多。
4. 比较下调SET前后NB4-R1细胞的差异蛋白质表达谱,筛选出13个差异蛋白点,其中5个表达上调,7个表达下调,1个表达消失。进一步用质谱鉴定分析,发现大部分蛋白可能与肿瘤的发生发展相关。
5. 11个与肿瘤相关的蛋白为: VP37A, ODPA,GDIR2,NDKA,TBA1B,TCPG,ANXA1,PA2G4,SRSF9,BTF3,TPM3。
6. 其中TPM3、TBA1B、NDPKA、ANXA1和VPS37A参与细胞的分化与转移,PA2G4和GDIR2参与细胞凋亡的调节,ODPA、TCPG、SRSF9和BTF3参与细胞的合成与代谢。VP37A、GDIR2、NDPKA、ANXA1、SRSF9、BTF3及PA2G4有望在未来成为治疗APL的新靶点。

Keyword:

NB4-R1细胞 SET 蛋白质组 急性早幼粒细胞白血病 四硫化四砷

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  • [ 1 ] 西安交通大学医学部

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Basic Info :

Degree: 临床医学博士

Mentor: 张梅

Year: 2016

Language: Chinese

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