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EBV抑制鼻咽癌細胞系中MAP9表達的機制

2025-04-12 00:00:00趙梓秀趙燕師朵劉雯
青島大學學報(醫學版) 2025年1期

[摘要]目的探討鼻咽癌中EB病毒(EBV)對微管相關蛋白9([STBX]MAP9)基因表達的調控機制。方法應用Western blot和實時熒光定量PCR(qRTPCR)方法,檢測EBV陰性和EBV陽性鼻咽癌細胞系中MAP9的蛋白和mRNA表達;軟件預測[STBX]MAP9基因甲基化島,采用甲基化特異性PCR(MSP)和亞硫酸氫鹽基因組測序(BGS)技術檢測[STBX]MAP9啟動子區甲基化情況;采用DNA甲基轉移酶抑制劑5氮雜2′脫氧胞苷(5AzacdR)處理EBV陽性鼻咽癌細胞系C6661,減少DNA的甲基化,檢測經處理后細胞中[STBX]MAP9基因表達情況;選取EBV陰性鼻咽癌細胞系HONE和CNE1,建立穩定表達外源性EBV潛伏膜蛋白1(LMP1)的細胞模型,將其命名為HONELMP1和CNE1LMP1,使用Western blot法檢測兩種細胞相較于對照組細胞HONELMP1NC和CNE1LMP1NC的極光激酶A(Aurora A)和MAP9蛋白表達情況。結果EBV陽性鼻咽癌細胞系中MAP9的蛋白和mRNA表達水平顯著低于EBV陰性鼻咽癌細胞系,差異均有統計學意義(t=11.63、7.76,Plt;0.05)。EBV陽性鼻咽癌細胞系中[STBX]MAP9基因啟動子甲基化程度高于EBV陰性鼻咽癌細胞系,而5AzacdR處理后MAP9的表達水平并未顯著升高(F=2.90,Pgt;0.05)。與對照組比較,在EBV陰性鼻咽癌細胞系HONE和CNE1中外源性穩定表達LMP1后,MAP9上游激酶Aurora A的表達明顯上調(t=6.76、8.29,Plt;0.05),而MAP9蛋白表達則出現明顯下調(t=4.76、7.21,Plt;0.05)。結論EBV編碼的LMP1能夠通過上調MAP9上游Aurora A的表達來抑制MAP9的表達,從而參與鼻咽癌的發生發展。

[關鍵詞]皰疹病毒4型,人;微管相關蛋白質類;鼻咽癌;極光激酶A;DNA甲基化

[中圖分類號]R373.9" " " " " " [文獻標志碼]A

[文章編號]20965532(2025)01000106" " " " " " " " " "doi:10.11712/jms.20965532.2025.61.019

[開放科學(資源服務)標識碼(OSID)]

[網絡出版]https://link.cnki.net/urlid/37.1517.R.20250318.1443.001;2025031910:50:44

[Abstract]Objective To investigate the regulatory effect of EpsteinBarr virus (EBV) on the expression of the microtubuleassociated protein 9 (MAP9) gene in nasopharyngeal carcinoma."Methods Western blot and qRTPCR were used to measure the protein and mRNA expression levels of MAP9 in EBVnegative and EBVpositive nasopharyngeal carcinoma cell lines. Related software was used to predict the methylation island of the MAP9 gene, and methylationspecific PCR and bisulfite genome sequencing were used to detect the methylation of the MAP9 promoter region. The DNA methyltransferase inhibitor 5azA2′deoxycytidine (5AzacdR) was used for the treatment of the EBVpositive nasopharyngeal carcinoma cell line C6661 to reduce DNA methylation, and MAP9 gene expression was measured after treatment. The EBVnegative nasopharyngeal carcinoma cell lines HONE and CNE1 were selected to establish a cell model with the stable expression of exogenous EBV latent membrane protein 1 (LMP1), which was named HONELMP1 and CNE1LMP1, respectively, and Western blot was used to measure the protein expression levels of Aurora kinase A(Aurora A) and MAP9 in these two types of cells in comparison with the control cells HONELMP1NC and CNE1LMP1NC."Results The protein and mRNA expression levels of MAP9 in EBVpositive nasopharyngeal carcinoma cell lines were significantly lower than those in EBVnegative nasopharyngeal carcinoma cell lines (t=11.63,7.76,Plt;0.05). The degree of MAP9 gene promoter methylation in EBVpositive nasopharyngeal carcinoma cell lines was higher than that in EBVnegative nasopharyngeal carcinoma cell lines, while there was no significant increase in the expression level of MAP9 after 5AzacdR treatment (F=2.90,Pgt;0.05). Compared with the control group, after the stable expression of LMP1 in the EBVnegative nasopharyngeal carcinoma cell lines HONE and CNE1, there was a significant increase in the expression of the MAP9 upstream kinase Aurora A (t=6.76,8.29,Plt;0.05) and a significant reduction in the protein expression of MAP9 (t=4.76,7.21,Plt;0.05)."ConclusionThe EBVencoded oncoprotein LMP1 can inhibit the expression of MAP9 by upregulating the expression of the MAP9 upstream kinase Aurora A, thereby participating in the development and progression2of nasopharyngeal carcinoma.

EB病毒(EBV)是一種普遍存在于人類中的皰疹病毒,人群感染率超過90%。在鼻咽癌病人中,EBV陽性率非常高,幾乎所有的非角化型鼻咽癌病例中都能檢測到EBV的存在,在高發地區,EBV陽性率可達到95%以上。研究表明,EBV在鼻咽癌的發病過程中扮演著關鍵角色[1]。EBV通過異常甲基化逃避免疫監測,并編碼潛伏膜蛋白1(LMP1)等癌蛋白參與腫瘤發生[2]。LMP1可干擾多種細胞機制,如泛素化、表觀遺傳等,促進腫瘤發展[3]。微管相關蛋白9(MAP9)參與細胞有絲分裂,其表達改變與癌癥相關[4]。研究表明,MAP9在多種癌癥中表達下調,其基因啟動子甲基化或可成為新的生物標志物[59]。然而,EBV對MAP9的調控機制尚未明確。本研究旨在通過檢測[STBX]MAP9基因啟動子區甲基化狀態并研究LMP1對MAP9表達的影響,探討EBV在鼻咽癌細胞中對MAP9的調控機制,為鼻咽癌的治療提供新思路。

1材料與方法

1.1細胞培養

EBV陰性鼻咽癌細胞系HONE由廣州醫科大學朱偉教授惠贈,EBV陰性鼻咽癌細胞系CNE1和EBV陽性鼻咽癌細胞系C6661由中山大學附屬腫瘤醫院趙磊教授惠贈。細胞加入含體積分數0.10 胎牛血清、100 kU/L 青霉素和0.1 g/L鏈霉素的DMEM培養基,放置于37 ℃、含體積分數0.05 CO2的培養箱中培養。待培養瓶中細胞匯合度達80%左右時,使用胰酶消化細胞,傳代培養。

1.2實驗材料

DMEM培養基購自美國Gibco公司;胰蛋白酶粉劑購自美國Hyclone公司;胎牛血清購自中國北京全式金生物技術有限公司;PBS粉劑、青霉素鏈霉素混合液購自北京索萊寶科技有限公司;轉染試劑jetPRIME購自法國Polyplus Transferion"SA公司;EBV編碼基因LMP1重組表達質粒委托上海漢恒生物科技有限公司構建;AntiMAP9抗體購自美國Abcam公司;Antiβactin抗體購自中國杭州華安生物技術有限公司。PCR擴增儀購自美國BioRad公司;Light Cycler 96熒光定量PCR儀購自瑞士Roche公司;SDSPAGE電泳儀、轉膜儀購自美國BioRad公司;凝膠成像系統QuantumST5型購自法國Vilber Lourmat公司。

1.3實時熒光定量PCR(qRTPCR)檢測[STBX]MAP9 mRNA表達

使用胰蛋白酶將培養瓶中細胞從貼壁狀態消化為懸浮狀態,離心收集。采用TRIzol法從收集到的細胞中提取細胞總RNA,所有RNA的吸光度值A260/A280在2.0~2.2之間。按照反轉錄試劑盒說明去除殘留基因組DNA(gDNA),并將1 000 ng RNA反轉錄成cDNA。以1 μL cDNA為模板,使用Fast Start Essential DNA Green Master試劑盒進行qRTPCR。所有反應重復進行3次,并使用內參基因βactin進行歸一化。使用2-△△Ct法計算目的基因相對表達量。PCR引物及其序列見表1。

1.4Western blot法檢測MAP9蛋白表達

將培養瓶中的細胞用胰蛋白酶消化為懸浮狀態,離心收集,用適量的裂解液(RIPA∶磷酸酶抑制劑∶PMSF=100∶1∶1)吹打混勻細胞,于冰上靜置30 min后,12 000 r/min離心20 min,提取細胞總蛋白。將總蛋白與適量5×SDSPAGE loading Buffer混勻,沸水中煮沸5 min變性。以每孔25 μg的上樣量進行凝膠電泳,電泳結束后再將蛋白樣品轉移至0.45 μm的PVDF膜上。用50 g/L脫脂奶粉室溫封閉2 h,TBST清洗30 min后,加入一抗4 ℃孵育過夜。次日TBST清洗3次,每次15 min,室溫孵育二抗2 h,最后TBST清洗后用ECL化學發光液檢測MAP9蛋白表達。結果以目的蛋白灰度值與內參蛋白灰度值的比值表示。

1.5甲基化特異性 PCR(MSP)

收集C6661、CNE1和HONE細胞,使用基因組DNA純化試劑盒提取細胞基因組DNA,超微量分光光度計檢測DNA的濃度和純度。再用亞硫酸氫鹽處理DNA,將未甲基化的胞嘧啶轉化為尿嘧啶,而甲基化的胞嘧啶保持不變。MSP特異性引物見表2。擴增反應系統的總體積為15 μL,其中含有HotStarTaq預混液12.5 μL,亞硫酸氫鹽處理的DNA模板1.0 μL,正向以及反向引物1.5 μL。在20 g/L的瓊脂糖凝膠上電泳PCR產物,然后使用凝膠成像系統進行可視化分析。

1.6亞硫酸氫鹽基因組測序(BGS)

在MSP基礎上進一步研究CpG島各個位點甲基化情況,以方法1.5 MSP PCR中處理的細胞基因組DNA為模板進行PCR擴增,引物及其序列見表2。最后,對PCR產物進行測序,并與未經亞硫酸氫鹽處理的序列比較,判斷是否CpG位點發生甲基化。通過檢查核苷酸序列中的CT轉換情況來確定樣本的甲基化狀態,如果與參考序列相比,發現C轉變為T,表明該位點發生甲基化;反之,沒有觀察到CT轉變,說明該位點沒有發生甲基化。

1.7細胞去甲基化處理

在高甲基化的EBV陽性鼻咽癌細胞系C6661中,連續3 d分別使用10 μmol/L和15 μmol/L的DNA甲基轉移酶抑制劑5氮雜2′脫氧胞苷(5AzacdR)處理,對照組細胞中加入等體積DMSO溶液,用Western blot方法檢測DNA甲基轉移酶3A(DNMT3A)和MAP9的表達情況。

1.8穩定表達LMP1的細胞模型建立

選擇處于指數生長期的兩種EBV陰性鼻咽癌細胞系HONE細胞和CNE1細胞,使用jetPRIME轉染試劑分別轉染LMP1重組質粒及其對照質粒(NC)。轉染后24 h,熒光顯微鏡觀察到明顯的綠色熒光。當細胞匯合度接近90%時,添加質量濃度800 mg/L的遺傳霉素G418,持續篩選6~8周,熒光細胞的數量逐漸增加,當熒光細胞數超過90%且保持穩定后,加入400 mg/L的G418進行常規培養。將篩選出穩定表達LMP1的細胞系分別命名為HONELMP1和CNE1LMP1,其對照細胞系命名為HONELMP1NC和CNE1LMP1NC。

收集篩選后的細胞,提取總蛋白,應用Western blot方法檢測各組細胞MAP9、極光激酶A(Aurora A)蛋白的表達。

1.9統計學分析

應用GraphPad Prism 8軟件進行統計學分析。計量資料結果以[AKx-D]±s的形式表示,兩組數據比較采用獨立樣本t檢驗;多組數據間比較采用單因素方差分析(OneWay ANOVA),兩兩比較采用LSD方法。以Plt;0.05為差異有統計學意義。

2結果

2.1鼻咽癌細胞系中MAP9的表達

EBV陽性鼻咽癌細胞C6661 MAP9的蛋白和mRNA表達水平明顯低于EBV陰性鼻咽癌細胞系CNE1和HONE,差異有統計學意義(t=11.63、7.76,Plt;0.05)。見圖1、表3。

2.2[STBX]MAP9啟動子甲基化狀態

用MethHC數據庫預測[STBX]MAP9的CpG島,結果顯示,[STBX]MAP9啟動子在轉錄起始位點附近包含一個較大的CpG島(圖2)。MSP檢測結果顯示,在C6661、CNE1和HONE細胞系中[STBX]MAP9基因啟動子區均呈部分甲基化狀態(圖3)。BGS結果表明,EBV陰性鼻咽癌細胞系CNE1和HONE中啟動子甲基化率分別為31.2%和14.8%,而EBV陽性鼻咽癌細胞系C6661中[STBX]MAP9基因啟動子區甲基化率高達78.8%,呈相對高甲基化狀態(圖4)。

2.3DNA甲基轉移酶抑制劑處理后MAP9表達情況

Western blot檢測顯示,在EBV陽性鼻咽癌細胞C6661中分別使用10 μmol/L和15 μmol/L濃度的DNA甲基轉移酶抑制劑5AzacdR處理后,DNMT3A被成功抑制(F=76.95,Plt;0.05);但10 μmol/L和15 μmol/L 5AzacdR處理組與對照組相比,MAP9蛋白表達差異無統計學意義(F=2.90,P=0.13)。見圖5、表4。

2.4LMP1穩定表達細胞系鑒定

Western blot結果顯示,轉染LMP1重組質粒后,篩選出的HONELMP1和CNE1LMP1細胞系中可檢測到LMP1蛋白的穩定表達,而對照組細胞中不表達,差異有顯著性(t=36.45、66.19,Plt;0.05)。見圖6和表5。

2.5LMP1穩定表達細胞系中Aurora A和MAP9的表達情況

Western blot檢測結果顯示,與對照組相比較,HONELMP1組和CNE1LMP1組Aurora A蛋白表達出現明顯上調(t=6.76、8.29,Plt;0.05),而MAP9蛋白表達下調(t=4.76、7.21,Plt;0.05)。見圖7及表6。

3討論

鼻咽癌發病率在全球范圍內存在顯著的地域差異,高發區主要包括東南亞、中國南部和北非地區[10]。研究表明,EBV感染與鼻咽癌的發生發展密切相關,是其主要致病因素之一,幾乎所有的鼻咽癌組織中都可以檢測到EBV的存在[11]。EBV感染在鼻咽癌中的作用涉及多個方面[1213]。首先,EBV感染可以激活細胞增殖和腫瘤生長途徑,促進細胞的異常增殖,從而導致腫瘤的形成[14]。其次,EBV感染可能通過改變宿主細胞的免疫應答來逃避免疫系統的攻擊,促進腫瘤的生長和擴散[15]。此外,EBV感染還可以通過改變細胞的表觀遺傳修飾來影響基因表達[1618]。EBV感染可以導致DNA甲基化模式的改變,這可能會導致抑癌基因的異常表達[19]。這些異常表達的基因可能參與鼻咽癌的發生和發展。LMP1是公認的EBV病毒癌蛋白,在EBV感染的鼻咽癌上皮細胞中廣泛表達,與鼻咽癌的發生、轉移和預后有關,在鼻咽癌的發生中起到重要的作用[2022]。相關研究表明,LMP1通過激活多種信號通路,如NFκB、PI3K/Akt和MAPK等,促進鼻咽上皮細胞的永生化與惡變,從而促進鼻咽癌的發生與發展。這些信號通路的異常激活不僅加速了細胞增殖,還抑制了細胞凋亡,為鼻咽癌細胞的惡性轉化提供了有利環境[2324]。高表達LMP1的鼻咽癌組織通常具有更高的腫瘤分級和臨床分期,預后較差。LMP1被視為EBV陽性鼻咽癌的特異性生物分子標志物,其表達水平的高低對于鼻咽癌的診斷、預后評估以及治療策略的制定等具有重要的意義[2527]。深入研究LMP1在EBV陽性鼻咽癌中的作用機制,有望為鼻咽癌的預防和治療提供新的思路和方法。

MAP9是一種新型紡錘體相關蛋白,其失調會誘發嚴重的有絲分裂缺陷。相關研究發現,MAP9是Aurora A的一種新型底物[5]。MAP9被Aurora A和Polo樣激酶1磷酸化,以確保雙極紡錘體組裝和中心體完整[56]。Aurora A在染色體分離和細胞分裂中起著關鍵作用,其失調會損害紡錘體的組裝、檢查點功能和細胞分裂,導致染色體分離錯誤;它被確定為癌癥易感基因,在一些腫瘤中過度表達,是惡性轉化的標志[28]。在腫瘤組織中,MAP9表達水平不盡相同,其功能和產生的影響取決于腫瘤類型和具體的生物學環境。在結直腸腫瘤中,Aurora A和Polo樣激酶1過度表達,而MAP9顯著低表達[8],擾亂中心體功能和紡錘體組裝,引發染色體不穩定,并與結直腸腫瘤病人的低生存率有關[7]。在膀胱癌中,MAP9在腫瘤組織中表達水平升高,且與預后呈負相關。MAP9通過激活TGFβ1途徑促進膀胱癌細胞的增殖、遷移和免疫逃逸活性,是治療膀胱癌的潛在新靶點[29]。在肝癌中,由于啟動子的高甲基化,MAP9蛋白表達下調,與肝癌病人的生存率低和復發有關[30]。

本研究通過一系列實驗探討了EBV在鼻咽癌細胞中對MAP9基因表達的調控作用,并揭示了LMP1在這一過程中的具體機制。實驗結果表明,EBV陽性鼻咽癌細胞系中MAP9蛋白的表達水平顯著低于EBV陰性細胞系,這一發現提示EBV在鼻咽癌中對MAP9表達發揮負調控作用。進一步的研究結果顯示,EBV陽性細胞系中MAP9基因啟動子區的甲基化程度較高,然而使用DNA甲基轉移酶抑制劑5AzacdR處理EBV陽性細胞系后,MAP9的表達水平并沒有顯著升高,這可能是因為甲基化并不是導致MAP9表達下調的唯一因素,MAP9的表達可能受到多種復雜機制的調控,甲基化僅是其中之一,其他因素如轉錄因子、miRNA等也可能參與其中;此外,實驗條件、細胞系的特異性以及實驗過程中可能存在的誤差和干擾因素也可能對結果產生影響。在EBV陰性鼻咽癌細胞系中穩定表達外源性LMP1后,MAP9上游激酶Aurora A的表達明顯上調,而MAP9蛋白的表達則出現下調。這一發現提示LMP1在EBV陽性鼻咽癌中對MAP9表達具有調控作用,并提示Aurora A可能為LMP1調控MAP9表達的關鍵中間因子。

綜上所述,EBV編碼的癌蛋白LMP1能夠通過上調MAP9上游Aurora A的表達來抑制MAP9的表達,從而參與鼻咽癌的發生發展。然而,本研究也存在一些局限性,僅在細胞水平進行了研究,缺乏臨床樣本的驗證。未來將在臨床樣本中進一步驗證,以更全面地了解鼻咽癌的發病機制,并為鼻咽癌的診斷和治療提供更有效的策略。

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(本文編輯黃建鄉)

[收稿日期]20231123;[修訂日期]20240217

[基金項目]山東省自然科學基金面上項目(ZR2021MC068)

[第一作者]趙梓秀(1999),女,碩士研究生。

[通信作者]劉雯(1985),女,博士,副教授,碩士生導師。 Email:liu.wen@hotmail.com。

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