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【lncRNA研究】精选的长链非编码RNA(lncRNA—NKILA)


精选的长链非编码RNA(lncRNA—NKILA)


导语中山大学孙逸仙纪念医院副院长宋尔卫博士分享了其课题组关于乳腺癌中一个lncRNA—NKILA对转录因子NF-κB调控机制的最新研究成果。3月9日发布的Cancer Cell,对这一重要研究成果进行了详细报道。

 

NF-κB是一种重要的转录因子,在炎症、免疫、细胞增殖、分化以及存活过程中扮演重要角色。肿瘤微环境中潜在的炎症会造成NF-κB异常激活,更进一步促进癌症侵袭和转移。所以,NF-κB被认为是炎症和癌症之间的重要纽带。在胞质内还有一类NF-κB的抑制因子IκB(inhibitor of NF-κB),是NF-κB的主要控制器。在静息状态下,IκB-α与NF-κB中p65、p50两个亚单位以失活状态存在于细胞质中。当上游信号激活IKK(IκB kinase)后,活化的IKK会磷酸化IκB-α,使得p65、p50两个亚单位从失活状态活化,并从细胞质转移到细胞核内(尤其是p65亚单位),与相应的炎症相关基因结合,启动炎性细胞因子转录,诱发炎症。但是,之前研究已发现,炎症刺激所诱导的IKK活性比NF-κB激活所持续的时间长得多,说明可能有一些未知的机制保护IκB不被上升的IKK磷酸化。

  研究者希望了解这个过程是否与某些特殊lncRNA有关。他们首先使用lncRNA芯片对乳腺癌细胞MDA-MB-231进行了检测,发现了癌细胞中NKILA会出现明显下调,并通过RACE实验获得了NKILA全长。通过对9类转移性不同的乳腺癌细胞进行检测,发现低转移乳腺癌细胞中NKILA表达明显更高,lncRNAFISH共聚焦显微镜成像检测显示NKILA主要集中于胞质内。用p65抗体进行ChIP或使用含有κB结合位点的DNA探针进行EMSA实验确认,NKILATSS上游存在一个κB结合位点。如果改变MDA-MB-231细胞内NKILA水平,NF-κB活性会出现反向变化,这些结果表明NKILA是癌细胞中NK-κB的一个负向调控因子。

  对于NKILA抑制NF-κB激活的具体机制,研究者首先检测了NKILA对NF-κB通路中IκBα和IKK的功能。结果发现,MDA-MB-231细胞中Iκα磷酸化水平与NKILA负相关,但IKK的磷酸激酶活性不受影响;若抑制IKK酶活,NKILA将不再负向调节Iκα磷酸化,表明IKK是在NKILA上游发挥作用。通过NKILAFISH和p65免疫染色,发现NKILA与p65共定位于胞质内,免疫共沉淀结果表明NKILA会与p65结合,再与IκBα组成NKILA:IκBα:NF-κB复合体。通过构建一系列的NKILA突变体,利用RNA pulldown、EMSA免疫共沉淀实验,结合软件分析,发现NKILA二级结构中存在三个发夹结构,帮助NKILA与p65结合,保证NKILA:NF-κB:IκBα复合体能够形成。通过质谱分析胰蛋白酶水解IκBα产生的肽段,以及进一步RNA结构预测分析和免疫共沉淀等实验,发现NKILA另一个位置还存在第三个发夹结构,这个发夹会覆盖到IκBα的磷酸化位点(S32和S36)处,避免IκBα被IKKβ磷酸化。整个NKILA就是靠这三个发夹结构,紧密结合p65,帮助NF-κB:IκBα:NKILA复合体形成,抑制IκBα磷酸化,并进一步抑制NF-κB,增强癌细胞凋亡,减少癌细胞转移性。通过对乳腺癌细胞裸鼠异植瘤检测,也证明了NFKILA的表达差异与功能。大量临床样本检测结果也发现,较差预后也与NFKILA丰度下降有关。


两种乳腺癌细胞lncRNA-NKILAFISH结果,从图中可以看出,绿色标记的NKILA主要定位于胞质内,转移性更强的MDA-MB-231细胞胞质中NKILA分布明显更少


MCF7细胞中lncRNAFISH结果发现NKILA与p65共同定位于胞质内

为了了解乳腺癌细胞中NKILA表达下降诱因,研究者检测了NKILA的具体表达量变化过程。结果发现,当癌细胞RNA合成受到抑制时,转移性较高的MDA-MB-231细胞中NKILA的半衰期要短很多。研究者怀疑,可能是某些特异性的miRNA表达变化导致NKILA的快速降解。他们利用一个由434个miRNA所组成的文库对细胞进行筛选,并通过荧光素酶报告质粒验证,发现是miR-103和miR-107导致了NKILA的快速降解,并进一步抵消掉TNF-α及其他NF-κB激活因子在癌细胞中所引起的NKILA转录增强作用。


正常组织、非转移性和转移性癌组织中NKILA以及相对应的NF-κB表达变化


NKILA中第三个发夹结构会覆盖IκBα磷酸化位点,避免该位点被IKKβ磷酸化


NKILA覆盖IκB磷酸化位点,避免IκB被IKK磷酸化


本项研究发现了一个与乳腺癌转移相关的重要lncRNA——NKILA,并对这个lncRNA的结构、功能以及调控机制进行了深入的研究,结果表明NKILA失调与乳腺癌转移以及患者不良预后有重要关联,通过进一步研究,该lncRNA及其所在通路或许会成为乳腺癌治疗和预防的一个重要标志物。

 


产品与服务推荐

产品名称:lncRNA克隆,lncRNA RNAi

服务目标:lncRNA测序,lncRNA芯片,qRT-PCR验证,荧光素酶试验验证靶标,机制研究,动物试验

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