Y-box結合蛋白1調(diào)控凋亡相關基因在胃癌發(fā)生發(fā)展中的作用

任 志，馬振增 (蚌埠醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院，安徽 蚌埠 233000)

由于缺乏典型的臨床癥狀和特異性的早期診斷標志物，大部分胃癌患者發(fā)現(xiàn)時已處于中晚期，該時期的胃癌患者缺乏有效的治療手段，預后極差[1-2]。因此研究胃癌早期診斷的特異性標志物及其治療靶點，對胃癌的早期診斷、判斷預后進而早期治療具有重要的臨床及科研意義。Y-box結合蛋白1(YB-1) 是冷休克蛋白超家族的一員,是從細菌到人類的細胞中均廣泛表達的轉(zhuǎn)錄因子， 包含一個進化高度保守的冷休克域(CSD)，可與DNA及RNA結合[3]。YB-1作為轉(zhuǎn)錄和翻譯因子，在調(diào)節(jié)細胞增殖、分化及應激反應等方面具有重要作用[4]。文獻報道它是一種與腫瘤的生長、增殖及耐藥性密切相關的多功能蛋白，參與基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)、RNA剪切、mRNA 翻譯、DNA損傷修復、 細胞增殖和再生調(diào)節(jié)等多種過程[5]。大量文獻中研究發(fā)現(xiàn)YB-1在胰腺癌、淋巴瘤、肺癌、乳腺癌、骨肉瘤等腫瘤中呈高表達[6-8]，其表達水平與腫瘤的進展、復發(fā)、轉(zhuǎn)移、 化療耐受及預后不良相關[3]。研究發(fā)現(xiàn)YB-1在人體胃癌標本中呈過表達狀態(tài)[9]，但YB-1促進胃癌的侵襲、轉(zhuǎn)移的機制尚不明確以及是否與胃癌患者預后相關的研究較少。

生物信息分析是利用信息技術進行基因生物學分析的有效方法，可以分析各個系統(tǒng)腫瘤特殊臨床表現(xiàn)與分子生物學的關系，通過對胃癌及YB-1的相關分析，可以分析兩者的相互關系，為研究胃癌及評估胃癌患者預后提供一定的生物基因相關的證據(jù)，以提供新的診治胃癌的技術及方法。因此，本研究將通過生物信息學分析YB-1在胃癌組織表達水平與相關凋亡基因中的關聯(lián)，同時在胃癌細胞中分析兩者間調(diào)控關系，揭示YB-1在胃癌發(fā)生發(fā)展中的作用機制。本次研究經(jīng)過本院醫(yī)學倫理委員會同意。

1 材料與方法

1.1材料：MKN-47胃癌細胞購自中國科學院上海生物細胞研究所；Annexin V-APC/7-AAD凋亡試劑盒(AP105)購自上海聯(lián)科生物；siRNA-YB-1和si-RNA-NC由上海生工設計并合成；LipofectamineTM3000 Transfection Reagent(Invitrogen，USA)；DMEM培養(yǎng)基和胎牛血清FBS購自Gibco公司。

1.2方法

1.2.1生物信息學分析YB-1在多個類型腫瘤中的表達水平及與胃癌的預后生存狀態(tài)：通過Oncomine腫瘤數(shù)據(jù)庫在線分析YB-1在多個類型腫瘤組織中的表達水平，選擇腫瘤類型后，在Primary filters輸入檢索基因YB-1，其判斷標準為癌組織/正常組織中的YB-1水平>2倍且P<0.05。除此之外，利用該數(shù)據(jù)庫進行基因表達與生存狀態(tài)的關聯(lián)分析。

1.2.2生物信息學分析胃癌中與YB-1共表達的基因：同樣通過Oncomine腫瘤數(shù)據(jù)庫在線分析胃癌中與YB-1共表達的基因，其操作如下：在Search欄輸入YB-1，在Primary filters里依次選擇Analysis Type → Coexpression Analysis，在Cancer Type里選擇Gastric Carcinoma，頁面刷新后進行Coexpression分析。

1.2.3siRNA靶向抑制MKN-45胃癌細胞中YB-1：siRNA-YB-1和siRNA-NC序列參考文獻設計，由上海生工公司進行合成。接種適量的MKN-45胃癌細胞到六孔板中，使第2天細胞融合度為50%～70%時準備轉(zhuǎn)染。按每個孔250 μl Opti-MEM培養(yǎng)基含有2.5 μg siRNA與3.75 μl Lipofectamine 3000充分混勻并靜置5 min以上之后加入到六孔板，并補充2 ml無血清培養(yǎng)基，轉(zhuǎn)染6 h后，更換正常培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng)24 h，收集細胞做后續(xù)試驗。

1.2.4Western印跡分析siRNA抑制YB-1效果：收集轉(zhuǎn)染后細胞，加入IP細胞裂解液提取蛋白并經(jīng)BCA蛋白定量試劑盒定量。按每孔30 μg 總蛋白的量進行上樣，經(jīng)SDS-PAGE凝膠電泳分離后，轉(zhuǎn)移至PVDF膜并用脫脂牛奶室溫封閉2 h后，孵育一抗YB-1(ab76149，1∶1 000稀釋)，4℃搖床過夜。第2天，TBST洗滌之后，加入二抗室溫孵育1 h，然后用TBST洗滌3次，5 min/次，進行顯影。

1.2.5流式細胞術檢測siRNA靶向抑制YB-1后MKN-45胃癌細胞的凋亡水平：收集經(jīng)上述驗證后的MKN-45細胞，參照試劑盒說明書進行凋亡染色，具體步驟如下：按說明書設計單和雙染管進行儀器參數(shù)調(diào)節(jié)。收集1×106～3×106個細胞，用預冷PBS洗滌2次，加入稀釋好的1×結合緩沖液進行重懸，往上述沒管細胞懸液加入5 μl Annexin V-APC和10 μl 7-AAD，輕微混勻，室溫避光孵育15 min，流式細胞儀檢測分析。

2 結果

2.1生物信息學分析YB-1在多個類型腫瘤中的表達水平及與胃癌的預后生存狀態(tài)：如圖1所示，經(jīng)數(shù)據(jù)庫搜索分析發(fā)現(xiàn)，YB-1在多個腫瘤類型中均呈過度表達狀態(tài)，包括胃癌，提示YB-1在腫瘤發(fā)生發(fā)展中扮演著重要地位。進一步分析發(fā)現(xiàn)，YB-1過表達與胃癌患者的不良預后存在關系，即YB-1過表達患者的生存時間更短，見圖2。

圖1 YB-1在多個類型腫瘤中的表達水平

圖2 YB-1過表達與胃癌的預后生存狀態(tài)

2.2生物信息學分析胃癌中與YB-1共表達的基因：如圖3A所示，通過CCLE數(shù)據(jù)庫中的胃癌數(shù)據(jù)對YB-1基因的共表達基因進行分析，結果顯示YB-1與YBX1B10、SF3A3、PPIH、NASP、UTP11L、NDUFS5、STK25等多個基因共表達，且與NASP存在正相關關系。如圖3B所示，共表達基因YBX1B10、SF3A3、PPIH和NASP與YB-1均存在顯著的正相關關系。

圖3 胃癌中與YB-1共表達的基因

2.3siRNA靶向抑制MKN-45胃癌細胞中YB-1：人正常胃黏膜細胞GES-1與胃癌細胞MKN-45中YB-1的表達水平比較，如圖4所示，胃癌細胞MKN-45中YB-1的表達水平顯著高于GES-1細胞，經(jīng)siRNA-YB-1轉(zhuǎn)染后可顯著降低MKN-45細胞中YB-1的表達水平，其差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。

與GES-1細胞比較，①P<0.01；與NC組比較，②P<0.01圖4 siRNA靶向抑制MKN-45胃癌細胞中YB-1

2.4siRNA靶向抑制MKN-45胃癌細胞中YB-1后細胞增殖、凋亡水平改變：如圖5A所示，經(jīng)siRNA-YB-1轉(zhuǎn)染抑制YB-1，用CCK-8試驗檢測細胞增殖水平，在第3天開始，siRNA-YB-1組細胞的增殖速度顯著低于對照組，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。如圖5B所示，經(jīng)siRNA-YB-1轉(zhuǎn)染抑制YB-1，用流式細胞術檢測細胞凋亡水平，結果顯示siRNA-YB-1組細胞的凋亡水平顯著升高，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。

A；細胞增殖試驗；B；流式細胞術檢測細胞凋亡，與siRNA-YB-1比較，①P<0.01圖5 siRNA靶向抑制MKN-45胃癌細胞中YB-1后細胞增殖、凋亡水平改變

3 討論

胃癌是癌癥相關死亡的第二大原因，也是2018年全球第六大最常見的癌癥[10]。在上消化道腫瘤中，胃癌在東亞國家尤為常見。因此對胃癌的早期診斷、判斷預后進而早期治療具有重要的臨床及科研意義。眾多文獻報道YB-1可參與腫瘤的生長、增殖及耐藥性密切相關的多功能蛋白，參與基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)、RNA剪切、mRNA 翻譯、DNA損傷修復、 細胞增殖和再生調(diào)節(jié)等多種過程[11-12]。研究表明，YB-1參與胃黏膜上皮內(nèi)瘤變進展、癌變及轉(zhuǎn)移過程，然而關于利用數(shù)據(jù)庫分析YB-1在多個腫瘤組織的表達水平與預后狀態(tài)，同時結合分子生物實驗闡述YB-1在該過程的發(fā)生發(fā)展還尚未研究[13]。在本研究中，通過Oncomine腫瘤數(shù)據(jù)庫分析YB-1在多種腫瘤類型中的表達水平，并發(fā)現(xiàn)YB-1在胃癌中呈過度表達狀態(tài)，同時其過度表達與胃癌患者的不良預后存在相關關系，提示YB-1在胃癌的發(fā)生發(fā)展中起到關鍵作用。同時本文利用CCLE數(shù)據(jù)庫中的胃癌數(shù)據(jù)對YBX1基因的共表達基因進行分析，結果顯示YBX1與YBX1P10、YBX1P1、YBX1P2、SF3A3、PPIH、NASP、UTP11L、NDUFS5、STK25等多個基因共表達，說明YB-1與多個基因水平有著密切關系。而這里面的基因，如NASP可參與細胞的增殖，調(diào)控細胞周期[11]。因此YB-1可能影響這些基因起到促進胃癌的發(fā)生發(fā)展。

接下來分析了YB-1在人正常胃黏膜細胞GES-1與胃癌細胞MKN-45的表達水平，其結果顯示MKN-45細胞YB-1的表達水平顯著高于GES-1細胞，與前人報道的一致。除此之外，本文進一步通過siRNA抑制MKN-45細胞YB-1的表達水平后發(fā)現(xiàn)，其細胞增殖水平降低和凋亡率增加，提示減少YB-1可抑制胃癌細胞的增殖，促進其凋亡。這暗示著YB-1有望作為一個治療靶點進行胃癌的治療。