UHRF1在三陰乳腺癌細胞中的表達及增殖侵襲的影響

袁惠玲，吳麗華，陳桂林，黃珂銘

(廣東省東莞市人民醫院乳腺科, 廣東 東莞 523000)

三陰性乳腺癌(TNBC)是一種以雌激素受體(ER)、孕激素受體(PR)和人表皮生長因子受體-2(HER2)基因缺失為特征的高致死性乳腺癌亞群[1～3]。研究發現，不同基因表達譜的TNBC表現出高度不同的增殖和侵襲能力[1]。且可通過分析基因表達譜獲取TNBC的生物學和潛在的治療靶點[4]。最新研究表明，相比于非TNBC，TNBC表現出高度增殖和侵襲性增強的細胞生物學特征[5]。然而，目前對于TNBC乳腺癌的增殖性和侵襲性增強的原因尚未闡明。泛素樣含PHD和環指域1(UHRF1)是一種介導DNA表觀遺傳修飾的重要協調分子[6]。其通過識別靶基因的N端Ub樣和RING等識別結構域調節靶基因DNA甲基化參與乳腺癌等細胞增殖和細胞周期調控[6～8]。早期研究發現，UHRF1在增殖的胚胎干細胞和癌細胞中高表達，且與細胞周期G1/S相變有關[9]。另外，UHRF1的mRNA和蛋白水平會隨著細胞周期而波動，而UHRF1的消耗會抑制S期進入[10]。重要的是，UHRF1通過高度甲基化啟動子來抑制KLF17、MDR1和BRCA1表達，從而促進乳腺癌發生發展[10,11]。然而，UHRF1在非TNBC和TNBC乳腺癌中的表達變化及對其增殖和侵襲能力的影響尚不可知。為了揭示UHRF1在非TNBC和TNBC中的作用，現報道如下：

1 資料與方法

1.1臨床資料:收集2018年4月至2020年12月非TNBC女性志愿者30例,年齡28～42歲，平均年齡(35.59±6.09)歲，經穿刺活檢病理證實為TNBC的女性患者30例,年齡30～45歲，平均年齡(37.84±8.43)歲，兩組女性的年齡等差別無統計學意義(P>0.05)。納入標準：①術后經病理檢查診斷為乳腺癌;②術前未進行過放療或化療;③免疫組化染色ER、PR和HER-2/neu陽性細胞在10%以下為TNBC有任何一項陽性者定義為非三陰性乳腺癌。排除標準：①有遠端轉移的患者;②其他腫瘤轉移到乳腺的患者;③有嚴重心、肝、腎功能衰竭的患者;④有嚴重心血管疾病的患者;⑤有其他系統嚴重原發病的患者,如消化道疾病、泌尿系統疾病等。

1.2細胞培養和UHRF1敲低細胞系構建:人非轉化乳腺上皮MCF-10A細胞、雌激素和孕激素受體(ER+/PR+)乳腺癌細胞系(MCF-7)和TNBC乳腺癌細胞系(MDA-MB-231和MDA-MB-436)購自于武漢普諾賽生命科技有限公司。所有細胞常規培養于含10%胎牛血清(浙江天杭生物科技股份有限公司)的DMEM高糖培養基(Thermo Fisher)中，置于37℃、5% 的CO2培養箱中培養。TNBC細胞系(MDA-MB-231和MDA-MB-436)以MOI=100的比例轉導UHRF1-shRNA慢病毒(上海漢恒生物科技有限公司)48h。采用嘌呤霉素篩選獲得陽性的UHRF1敲低(Knock down，UHRF1 KD)細胞系后擴增培養，對數生長期細胞接種于12孔板中24h后進行相關實驗。

1.3免疫組織化學和免疫熒光檢測:乳腺癌組織置于質量分數為4%多聚甲醛溶液中48h，依次采用體積分數為75%、80%、95%和100%乙醇梯度脫水60min，二甲苯透明3次，20min/次，浸入熔融石蠟62℃包埋過夜。組織蠟塊4μm厚切片，置于60℃烘箱烘干1h，用Tris/EDTA(pH=8.0)修復液進行抗原修復，羊血清封閉30min，加入兔抗人UHRF1多克隆抗體(1∶200，武漢三鷹生物)4℃過夜，PBS漂洗3次，每次5min。加入生物素標記山羊抗兔IgG(1∶500，北京中杉金橋生物)，室溫孵育30min。PBS漂洗3次，每次5min。隨后用辣根過氧化物酶標記的鏈霉素卵白素工作液(北京中杉金橋生物)和DAB顯色液(北京中杉金橋生物)處理，蘇木素復染。經過脫水、透明、封片處理后在顯微鏡下觀察。免疫熒光采用兔抗人UHRF1多克隆抗體(1∶200，武漢三鷹生物)和鼠抗人Ki67多克隆抗體(1∶500，北京博奧森生物)4℃過夜。PBS漂洗3次，每次5min。加入FITC-山羊抗(1∶500，武漢三鷹生物)兔和CoraLite594-山羊抗鼠(1∶250，武漢三鷹生物)二抗。室溫孵育30min。PBS漂洗3次，每次5min。DAPI染色1min，PBS漂洗3次，每次5min。ddH2O漂洗一次，每次5min。抗熒光萃滅劑(武漢塞維爾生物)封片，干化過夜后拍照。每張切片隨機取5個視野，采用Image-Pro Plus6.0軟件計量免疫組化檢測中細胞的染色面積和強度。免疫熒光計算UHRF1+Ki67+/Ki67+細胞比例。

1.4qPCR檢測:按照TRizol(南京諾唯贊生物科技股份有限公司)一步提取試劑盒提取細胞總RNA。使用NanoDrop2000對RNA濃度和純度進行檢測。參照cDNA合成試劑盒(南京諾唯贊生物科技股份有限公司)將500ng總RNA逆轉錄為cDNA。取10ng cDNA作模版，SYBGreen I (南京諾唯贊生物科技股份有限公司)為檢測信號，20μL qPCR反應體系，反應程序：95℃ 3 min，95℃ 5s，60℃ 15 s，擴增35個循環，UHRF1(247bp)引物序列為5'-GGTTTCATCGCCATCCCCA -3'和5'-GTATGGCCGTCCTCCATCTG-3'。ACTB(191bp)引物序列為5'-ACAGAGCCTCGCCTTTGC-3'和5'-CCACCATCACGCCCTGG-3'。采用2-△△Ct計算擴增倍數。

1.5Western blot檢測:將12孔板接種并做相應處理后的細胞用預泠的PBS潤洗細胞后，吸干PBS，加入100μL含磷酸化酶抑制劑和Cocktail的RIPA總蛋白裂解液(武漢塞維爾生物科技郵箱公司)，冰上裂解20 min，細胞刮收集至1.5 mL Ep管，超聲破碎，12,000g 4℃離心20min,取上清液至1.5mL Ep管，以BCA法檢測蛋白濃度，并40g熱變性蛋白上樣，于8%的十二烷基磺酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳電泳，轉膜后封閉，加入UHRF1一抗(1∶1000)4℃搖床孵育過夜，洗膜，加入辣根過氧化物酶偶聯二抗室溫下作用1h后ECL顯影獲取蛋白條帶。以ImageJ2X分析條帶灰度值，統計分析UHRF1蛋白的表達量，每組實驗重復3次。

1.6CCK-8細胞活力檢測:分別去取對數生長期的WT和UHRF1 KD MDA-MB-231和MDA-MB-436細胞。以5，000個細胞/孔接種于96孔培養板中，0 h、24 h和48 h后加入10μL的CCK-8溶液(Biosharp)并37℃孵育1h，采用酶標儀測定 450 nm 的吸光值(OD450)。每組設3個復孔，實驗重復3次。

1.7Ki67細胞增殖檢測:分別去取對數生長期的WT和UHRF1 KD MDA-MB-231和MDA-MB-436細胞。以10000個細胞/孔接種于24孔培養板中，24 h和48 h后加4%中性甲醛固定液固定15min，PBS漂洗3次，每次5 min。隨后加入0.3% TritonX-100的5% BSA溶液破膜封閉20 min，加入Ki67抗體(1∶200)室溫孵育1 h。PBS漂洗3次，每次5 min。隨后加入DAPI室溫孵育1 min后PBS漂洗3次，每次5 min。ddH2O漂洗一次，每次5 min。抗熒光萃滅劑封片，干化過夜后拍照。每張切片隨機取5個視野，采用Image-Pro Plus 6.0軟件計量Ki67+細胞比例。

1.8Transwell侵襲實驗:用50mg/L Matrigel (BD公司)1∶8稀釋液包被Transwell小室(Corning)底部膜的上室面，4℃風干。對數生長期的WT和UHRF1 KD MDA-MB-231和MDA-MB-436細胞撤血清饑餓12 h，制備細胞懸液后以10,000個細胞200μL加入Transwell小室，下室加入500μL含5% FBS的培養基。常規培養24h后加入0.1%結晶紫染色染色 15min后拍照。每孔隨機取5個視野，采用Image-Pro Plus 6.0軟件計量結晶紫染色比例。

2 結 果

2.1Non-TNBC和TNBC患者組織中UHRF1的表達:TNBC患者組織中UHRF1蛋白表達明顯高于Non-TNBC患者，差異具有統計學意義(P<0.001)，詳見圖1A。且TNBC患者UHRF1+Ki67+/Ki67+細胞比例明顯高于Non-TNBC，差異具有統計學意義(P<0.05)，詳見圖1B。

圖1 TNBC患者組織UHRF1和UHRF1+Ki67+/Ki67+細胞比例明顯高于Non-TNBC。UHRF1在Non-TNBC和TNBC患者組織中表達比較；B： Non-TNBC和TNBC患者組織中UHRF1+Ki67+/Ki67+細胞比例比較。(n=16～20)

2.2乳腺癌細胞系中UHRF1蛋白和mRNA含量比較:TNBC乳腺癌細胞系(MDA-MB-231和MDA-MB-436)中UHRF1 mRNA和蛋白表達明顯高于人非轉化乳腺上皮MCF-10A細胞和雌激素與孕激素受體(ER+ / PR+)乳腺癌細胞系(MCF-7)，差異均具有統計學意義(P<0.01)，詳見圖2。

圖2 人胰腺癌細胞系高表達TRPC3。A：UHRF1 mRNA在TNBC乳腺癌細胞系(MDA-MB-231和MDA-MB-436)、非轉化乳腺上皮MCF-10A細胞、雌激素和孕激素受體(ER+ / PR+)乳腺癌細胞系中表達比較；B&C：UHRF1 蛋白在TNBC乳腺癌細胞系(MDA-MB-231和MDA-MB-436)、非轉化乳腺上皮MCF-10A細胞、雌激素和孕激素受體(ER+ / PR+)乳腺癌細胞系中表達比較。(n=3)

2.3下調UHRF1對TNBC細胞系增殖的影響:采用UHRF1-shRNA慢病毒轉導TNBC細胞系(MDA-MB-231和MDA-MB-436)構建UHRF1 KD細胞系。結果顯示，UHRF1 KD的TNBC細胞系(MDA-MB-231和MDA-MB-436)低表達UHRF1，差異均具有統計學意義(P<0.01)，詳見圖3A。與0 h相比，24 h和48 h的UHRF1 WT和UHRF1 KD的TNBC細胞系(MDA-MB-231和MDA-MB-436)增殖明顯增加，差異均具有統計學意義(P<0.01)，詳見圖3B，C。且相比于UHRF1 WT細胞，UHRF1 KD的TNBC細胞系(MDA-MB-231和MDA-MB-436)在48 h的增殖率明顯降低，差異均具有統計學意義(P<0.01)，詳見圖3B，C。同時，UHRF1 KD的TNBC細胞系(MDA-MB-436)在48 h的Ki67+細胞比例明顯減少，差異均具有統計學意義(P<0.01)，詳見圖3D。

圖3 下調UHRF1抑制TNBC細胞系增殖。A&B：UHRF1 WT和UHRF1 KD的TNBC細胞系(MDA-MB-231和MDA-MB-436)中UHRF1蛋白表達比較；C&D：UHRF1 WT和UHRF1 KD的TNBC細胞系(MDA-MB-231和MDA-MB-436)24 h和48 h增值率比較；HRF1 WT和UHRF1 KD的MDA-MB-436的48 h Ki67+細胞比較。(n=3～6)

2.4下調UHRF1對TNBC細胞系侵襲的影響:與WT相比，48 h的UHRF1 KD的TNBC細胞系(MDA-MB-231和MDA-MB-436)侵襲細胞數量明顯減少，差異均具有統計學意義(P<0.001)，詳見圖4。

圖4 下調UHRF1抑制TNBC細胞系侵襲。A&B：UHRF1 WT和UHRF1 KD的TNBC細胞系(MDA-MB-231和MDA-MB-436)侵襲比例比較。(n=3～6)

2.5下調UHRF1對P53/P21信號的影響:早期研究發現，UHRF1可通過相關基因組蛋白和DNA甲基化調控細胞增殖和侵襲[9]。主要包括PPAR-γ、BRAC1、P16和FOXO4[8,10,11]。因此，本研究檢測UHRF1靶蛋白的mRNA表達變化。結果表明，UHRF1 KD的TNBC細胞系 (MDA-MB-231和MDA-MB-436)的PPAR-γ、BRAC1、P53和P21 mRNA明顯低于UHRF1 WT細胞，差異均具有統計學意義(P<0.05)，詳見圖5。

圖5 下調UHRF1抑制TNBC細胞系PPAR-γ BRAC1/P53/P21信號。A&B：UHRF1 WT和UHRF1 KD的TNBC細胞系(MDA-MB-231和MDA-MB-436)P16、BRAC1、FOXO4、PPARG、P53和P21 mRNA表達比較。(n=3～6)

3 討 論

研究發現，TNBC腫瘤細胞是一種獨特的高增殖和侵襲性腫瘤細胞，且其增殖性改變與TNBC患者病情復雜、惡性度高和預后不良密切相關[12]。先前的研究表明，UHRF1在乳腺癌中升高，并且與低UHRF1水平相比，高UHRF1水平的患者預后較差。且過表達UHRF1可促進MDA-MB-231和MCF-7細胞增殖和遷移，而其下調具有相反的功能[13]。UHRF1在增殖細胞中高表達，并且不可避免地需要G1/S相變[14]。UHRF1的異常表達與多種人類惡性腫瘤的侵襲性相關，而癌細胞中UHRF1的敲低或沉默導致增殖減少和凋亡增加[12]。因而，探究UHRF1在TNBC腫瘤細胞的特殊增殖性和侵襲性中作用對解析TNBC的細胞病理機制意義重大。

本文研究結果顯示， TNBC患者乳腺癌組織中UHRF1蛋白表達明顯高于非TNBC患者，且在具有增殖潛能的細胞(Ki67+)中，UHRF1水平較高。這表明UHRF1在TNBC患者乳腺癌增殖的調控至關重要。同時，通過檢測不同乳腺癌細胞系的UHRF1蛋白和mRNA表達發現，TNBC細胞系高表達UHRF1。這與早期MDA-MB-231和MDA-MB-438細胞UHRF1 mRNA高表達結果一致[12]。為了進一步研究高表達的UHRF1在TNBC細胞中的作用。我們建立和使用UHRF1 shRNA 慢病毒構建UHRF1 KD的TNBC細胞系。首先，我們剖析了UHRF1對TNBC細胞增殖和侵襲的影響。體外實驗表明，下調UHRF1可抑制TNBC細胞系(MDA-MB-231和MDA-MB-436)增殖和侵襲。因此， UHRF1可能是逆轉TNBC高侵襲轉移和惡化的重要分子。據報道，過表達的UHRF1參與抑癌基因(包括p16INK4A、BRCA1、RB1、CDH13、SHP1、SOCS3和CDχ2)的表觀遺傳(DNA甲基化和組蛋白修飾)修飾[11,12]。UHRF1抑制癌細胞凋亡并促進腫瘤增殖。同時，UHRF1調控FOXO4和PPARG基因的甲基化修飾，繼而影響前列腺癌、結直腸癌和宮頸癌細胞生長侵襲[10]。本研究證實，下調UHRF1可抑制TNBC細胞系中PPAR-γ、BRAC1、P53和P21 mRNA表達。

綜上所述，UHRF1高表達與TNBC患者組織，并參與調控TNBC細胞增殖和侵襲，其作用機制與細胞PPAR-γ BRAC1/P53/P21信號密切相關。下調UHRF1可明顯抑制細胞PPAR-γ BRAC1/P53/P21信號，具有抑制TNBC細胞增殖和侵襲的作用。然而，UHRF1作為細胞DNA和組蛋白甲基化的重要調控分子，其對PPAR-γ BRAC1/P53/P21信號相關基因甲基化修飾尚需進一步的直接證據。同時，下調UHRF1是否在體影響TNBC細胞增殖和侵襲，腫瘤相關免疫細胞功能尚需進一步闡明。因此其作為TNBC治療靶點仍有待研究。