摘要急性髓性白血病(Acute myeloid leukemia, AML)是一种恶性血液肿瘤,与实体肿瘤不同,其重要特点是幼稚的骨髓细胞异常增殖并聚积,严重影响人类的生命健康。目前,AML的发病机制尚不清楚。已有研究表明,非编码RNA与甲基化修饰参与多种疾病的发展过程,因此,本研究旨在探究AML的RNA分子调控机制。<br> 首先,我们从GEO数据库下载健康人和AML患者转录组测序数据,通过生物信息学分析筛选出SUCLG2-AS1/miR-17-5p/JAK1轴,并通过体外细胞实验发现过表达SUCLG2-AS1可影响AML细胞的多种生物学功能。其次,通过荧光素酶报告基因实验和RIP实验验证了SUCLG2-AS1与miR-17-5p存在结合关系;通过多种细胞实验证实SUCLG2-AS1可通过竞争性结合miR-17-5p影响JAK1的功能,从而调控AML的增殖,迁移,侵袭和凋亡进程。最后,我们对SUCLG2-AS1的上游调控因子进行分析,发现了与AML发展密切相关的m6A甲基化转移酶 WTAP;通过生信和实验验证了 WTAP 可以调控 AML 中SUCLG2-AS1的甲基化表达,且WTAP高表达与AML患者预后不良相关。<br> 综上,我们认为,WTAP与SUCLG2-AS1/miR-17-5p/JAK1轴在AML的分子调控过程中发挥了重要作用,其可作为生物标志物,为AML的预防与诊治提供新的指导方向。<br> 第一部分 AML中lncRNA/miRNA/mRNA共调控网络的构建及关键基因的筛选<br> 首先,从GEO数据库下载30例AML样本和30例正常样本的转录组测序数据,通过差异表达分析筛选得到664个差异lncRNAs,58个差异miRNAs及3700个差异mRNAs,构建了AML相关的lncRNA/miRNA/mRNA共调控网络。随后,对网络中的靶基因进行GO功能注释和KEGG代谢通路富集分析,并构建蛋白互作网络(PPI)和模块分析,筛选得到SUCLG2-AS1/miR-17-5p/JAK1轴。最后,通过qRT-PCR对其在 AML细胞中的表达水平进行检测,发现SUCLG2-AS1与JAK1在AML细胞内低表达,而miR-17-5p呈高表达,且与生物信息学预测结果一致。因此,SUCLG2-AS1/miR-17-5p/JAK1可作为AML核心信号轴之一,后续将对AML的分子调控机制和生物学功能进行进一步的探究。<br> 第二部分 lncRNA SUCLG2-AS1 在AML细胞中的生物学功能研究<br> 首先,我们构建了pcDNA3.1 SUCLG2-AS1过表达质粒,成功转染至AML细胞(THP-1和HL-60)后,利用CCK-8、EdU、transwell、EMT相关蛋白检测和流式细胞凋亡等技术检测AML细胞生物学功能的变化情况。结果如下:CCK-8、EdU实验表明,过表达SUCLG2-AS1可以明显抑制AML细胞的增殖能力;transwell实验检测发现,过表达SUCLG2-AS1可以抑制AML细胞的迁移和侵袭能力;EMT相关蛋白检测发现,过表达SUCLG2-AS1后, AML细胞内E-cadherin 和 N-cadherin 两种蛋白表达变化与 EMT 进程相反,表明过表达SUCLG2-AS1可以抑制EMT过程;细胞凋亡结果证实,过表达SUCLG2-AS1可以促进AML细胞的凋亡。综上结果可知:过表达SUCLG2-AS1可以抑制AML细胞增殖,迁移和侵袭能力,并且促进AML细胞的凋亡,表明SUCLG2-AS1在AML的恶性发展中起到了抑癌作用。<br> 第三部分 SUCLG2-AS1在AML中的分子调控机制研究<br> 首先我们通过生信分析和实验(荧光素酶报告基因和RIP实验)证实了SUCLG2-AS1与miR-17-5p存在结合关系。随后,由qRT-PCR检测结果可知, SUCLG2-AS1的过表达明显抑制了miR-17-5p的表达水平,且二者表达水平呈负相关,再次证明SUCLG2-AS1可竞争性结合miR-17-5p。接着,我们在AML细胞系 THP-1 和 HL-60 中转染 miR-17-5p mimics , miR-17-5p inhibitor 以及pcDNA3.1 SUCLG2-AS1,并利用细胞实验来验证SUCLG2-AS1对miR-17-5p的调控作用。结果证实,miR-17-5p可以促进AML细胞的增殖能力,同时促进AML细胞的迁移和侵袭能力,并能抑制AML细胞的凋亡进程;而在对细胞进行共转染pcDNA3.1 SUCLG2-AS1和miR-17-5p mimics后,miR-17-5p对AML细胞调控作用发生了逆转。表明SUCLG2-AS1可通过竞争性结合miR-17-5p来调控AML细胞的生物学过程。<br> 我们同样通过上述研究方法证实,miR-17-5p与JAK1存在结合关系。且利用Western Blotting实验再次检测JAK1的表达情况,结果显示,JAK1在AML细胞内显著下调。同时, qRT-PCR和 Western Blotting 实验检测证明,转染miR-17-5p mimics后可明显抑制JAK1的表达;转染pcDNA3.1 SUCLG2-AS1后可促进JAK1的表达;同时转染pcDNA3.1 SUCLG2-AS1和miR-17-5p mimics,可使JAK1的表达水平趋近于正常。以上实验结果证实SUCLG2-AS1可通过竞争性结合miR-17-5p来调控JAK1的表达。<br> 最后,我们构建JAK1过表达质粒pcDNA3.1 JAK1,并利用上述实验方法进行检测。结果表明,过表达miR-17-5p可显著抑制JAK1的表达;而过表达JAK1可显著抑制AML细胞的增殖、侵袭、迁移,同时促进AML细胞凋亡,而这一结果可在共转染 miR-17-5p mimics 和 pcDNA3.1 JAK1 后,发生逆转。表明miR-17-5p可通过竞争性结合JAK1来影响AML的发展进程。<br> 第四部分 WTAP在AML中的m6A甲基化调控研究<br> 前面我们研究的是SUCLG2-AS1的下游基因,本节我们又对SUCLG2-AS1的上游调控因子进行了验证与分析。由于大量研究证实WTAP与AML密切相关,因此,我们主要对WTAP的调控机制进行研究。首先,我们通过MeRIP-qPCR实验证实了AML细胞中SUCLG2-AS1的m6A甲基化水平比对照组更丰富。因此,我们对WTAP进行shRNA敲降处理,发现WTAP的下调导致AML细胞中SUCLG2-AS1表达降低,且其m6A甲基化水平也随之降低。通过RNA转录本稳定性实验可知,敲降WTAP后,SUCLG2-AS1的RNA表达降低,即其稳定性降低。提示,AML中SUCLG2-AS1的m6A甲基化受WTAP的调控。接着,我们使用生物信息学方法来分析WTAP与AML的关系。结果显示:AML中WTAP发生了m6A相关的突变,其中总突变率为2.24%,而WTAP的突变率为1%;分层聚类分析结果显示,WTAP在AML样本中呈现高表达;WTAP是AML的危险基因,且其高表达的AML患者总生存率较差。最后,我们利用细胞实验验证了 WTAP 在 AML 细胞中表达显著升高。综上可知, WTAP 可以调控SUCLG2-AS1的甲基化进程,且WTAP的升高与AML患者预后不良相关,可见WTAP在AML的m6A甲基化进程中发挥重要作用。
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