摘要目的:环状RNA(circularRNA,circRNA)是一类呈闭合环状结构的非编码RNA,在基因表达调控方面具有重要的潜能,并且在多种癌症的发展中起着关键作用。然而,大多数circRNAs在乳腺癌(Breastcancer,BC)中的生物学作用和潜在的分子机制仍然不清楚。本研究旨在探讨circRNAcircRREB1(hsa_circ_0001573)在乳腺癌组织和细胞中的表达及功能调控作用,同时阐明circRREB1促进BC进展的分子机制。<br> 方法:采用RNA微阵列芯片分析(Microarrayanalysis)对4例经手术切除的BC组织和癌旁组织中环状RNA的表达模式进行分析,得到circRNAs差异表达谱;通过Sanger测序、放线菌素D处理和RNaseR消化等方法筛选鉴定circRREB1。实时荧光定量PCR(quantitativereal-timePCR,qRT-PCR)用于检测circRREB1在100对BC组织及癌旁组织中的表达水平。利用接受者操作特征曲线(receiveroperatingcharacteristiccurve,ROC)分析circRREB1在BC中的诊断价值。通过原位杂交(insituhybridization,ISH)检测circRREB1在含石蜡包埋的260例BC和120例癌旁组织中的表达,采用Kaplan-Meier法绘制BC患者生存曲线,Cox回归模型用于研究circRREB1的表达与BC患者临床病理特征的关系。构建过表达和敲低质粒,通过转染,进行一系列体内和体外的功能缺失和增益实验,探究circRREB1对乳腺癌细胞生长、侵袭和转移等功能的影响。随后,设计合成circRREB1的过表达和敲低慢病毒上清液,感染BC细胞并通过嘌呤霉素筛选和qRT-PCR鉴定,获得过表达circRREB1的稳转细胞株。通过皮下或尾静脉注射构建裸鼠移植瘤生长模型观察肿瘤发生和转移、记录裸鼠存活和进行裸鼠活体成像等体内实验。采用HE染色(HematoxylinandEosinstaining,HE)检测移植瘤是否出现局部浸润和自发性肝、肺转移情况。免疫组化(Immunohistochemistry,IHC)检测CCND2、CDK4、Ki67和p-Erk1/2在裸鼠移植瘤中的表达,以探究circRREB1在乳腺癌发生发展中的作用。机制上,设计合成生物素标记的circRREB1探针,通过RNApulldown、质谱分析和蛋白质免疫印迹(Westernblot,WB)检测与circRREB1结合的蛋白质,并利用RNA免疫沉淀实验(RNAimmunoprecipitation,RIP)对下拉蛋白进行验证。荧光原位杂交(fluorescenceinsituhybridization,FISH)和免疫荧光(immunofluorescence,IF)双染实验检测circRREB1与鸟嘌呤核苷酸结合蛋白β-4(GNB4)在BC细胞中的共定位。构建GNB4过表达质粒并设计合成sh-GNB4,挽救实验用于探究circRREB1与GNB4的相互作用对BC细胞生物学功能的影响,WB检测激活的信号通路中相关蛋白的表达。<br> 结果:RNA微阵列芯片分析结果显示,circRREB1是最显著上调的circRNA之一。Sanger测序证实了circRREB1是由亲本基因RREB1背向剪接产生的,PCR、放线菌素D和RNaseR消化进一步验证了其环状结构。qRT-PCR和ISH实验结果显示,相较于正常癌旁组织和正常人乳腺上皮细胞MCF-10A,circRREB1在BC组织和细胞中均明显高表达,这与乳腺癌患者的临床分期和预后不良呈正相关。ROC曲线显示出circRREB1的表达水平在BC中可以较好的诊断肿瘤和非肿瘤组织。Cox比例风险模型表明,circRREB1的高表达是BC患者预后不良的独立预测因素。一系列体外的功能缺失和增益实验表明,敲低circRREB1可抑制BC细胞的增殖、迁移和侵袭并诱导细胞凋亡,而其上调则发挥相反的作用。体内实验结果显示,在裸鼠皮下移植瘤生长模型中,过表达circRREB1明显促进裸鼠移植瘤的生长,而敲低circRREB1则显著抑制移植瘤的生长,circRREB1的表达量与裸鼠总生存时间(Overallsurvival,OS)呈负相关。IHC结果显示,CCND2、CDK4、Ki67和p-Erk1/2的表达水平在过表达circRREB1之后显著升高,敲低circRREB1则产生相反的结果。在裸鼠尾静脉模型中,裸鼠活体成像显示,circRREB1过表达组检测到更强更多的生物发光信号。HE染色结果显示,过表达circRREB1后能显著促进肿瘤微血管生成并且伴随着自发性肝、肺转移。进一步的机制研究中,RNApulldown、质谱分析、WB和RIP表明circRREB1可以与GNB4直接结合。FISH和IF双染显示circRREB1和GNB4共定位于BC细胞中。WB和挽救实验表明circRREB1与GNB4的相互作用能调控BC细胞生物学功能并且激活Erk1/2信号,促进BC的进展。<br> 结论:我们发现circRNAcircRREB1在BC中高度表达,并与BC不良预后有关。研究结果表明circRREB1可能在BC的发展中发挥致癌作用。从机制上讲,我们首先发现circRREB1可以直接与GNB4结合,进一步激活Erk1/2信号通路,从而促进BC的进展。因此,circRREB1可能是一种新的BC治疗靶点和预后生物标志物。
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