Oncogenic KRAS modulates mitochondrial metabolism in human colon cancer cells by inducing HIF-1α and HIF-2α target genes

doi:10.1186/1476-4598-9-293

.2010年11月13:9:293。

doi:10.1186/1476-4598-9-293。

致癌KRAS通过诱导HIF-1α和HIF-2α靶基因调节人结肠癌细胞的线粒体代谢

专员全商烈¹, 克雷格·约翰逊, 约瑟夫·沃什本, 马西娅·克鲁兹·科雷亚, Duyen T Dang公司, 龙和当

附属公司

PMID： 21073737
预防性维修识别码： PMC2999617型
内政部： 10.1186/1476-4598-9-293

癌基因KRAS通过诱导HIF-1α和HIF-2α靶基因调节人结肠癌细胞线粒体代谢

专员全商烈等人。摩尔癌症. 2010.

.2010年11月13:9:293。

doi:10.1186/1476-4598-9-293。

作者

专员全商烈¹, 克雷格·约翰逊, 约瑟夫·沃什本, 马西娅·克鲁兹·科雷亚, Duyen T Dang公司, 龙和当

附属

¹密歇根大学综合癌症中心，美国密歇根州安阿伯。

PMID： 21073737
预防性维修识别码： PMC2999617型
内政部： 10.1186/1476-4598-9-293

摘要

背景：激活KRAS突变对癌症的发生和发展至关重要；最近有研究表明，它会对针对表皮生长因子受体的治疗产生原发性耐药性。因此，目前正在制定策略克服致癌KRAS引起的治疗耐药性。低氧诱导因子-1α和-2α（HIF-1α和HIF-2α）因ras信号失调而在癌症中被激活。

方法：为了了解HIF-1α和HIF-2α在癌症代谢和致癌KRAS信号转导中的个体和联合作用，我们使用靶向同源重组来破坏HCT116结肠癌细胞中致癌KRA、HIF-1β和HIF-2α基因座，以生成等基因HCT116WT KRA，HCT116HIF-1 a-/-，HCT16HIF-2 a-/-，和HCT116HIF-1α-/-HIF-2α-/-细胞系。

结果：对这些细胞株的全球基因表达分析表明，HIF-1α和HIF-2α共同调节癌症代谢，并调节与致癌KRAS重叠的基因特征。HIF-1和HIF-1β或致癌KRA均被破坏的癌细胞表现出需氧呼吸和ATP生成减少，ROS生成增加。

结论：我们的发现为治疗致癌KRAS突变的肿瘤提供了新的策略。

PubMed免责声明

数字

图1
**致癌KRAS、HIF-1α、HIF-2α以及HIF-1α和HIF-2α调控基因的分析**.靶基因在HCT116、HCT116中的表达^HIF-1α-/-，HCT116^HIF-2α-/-，HCT116^{HIF-1α-/-HIF-2α-/-}和HCT116^WT克拉斯细胞系。*香港2号*己糖激酶2；*LDHA公司*，乳酸脱氢酶A；*MGLL公司*单甘油脂肪酶；*角点4*血管生成素样蛋白4；和蔬菜，血管内皮生长因子A相对于*β-肌动蛋白*通过实时逆转录-PCR测定（n=5）。标准棒材。经Student t检验，敲除细胞与亲代HCT116细胞的比较p<0.05。c、克隆。

图2
**致癌KRAS和HIF调控的代谢基因集分析**.一，比较以下代谢基因集的热图分析：HCT116与HCT116^HIF-1α-/-HCT116与HCT116^HIF-2α-/-HCT116与HCT116^{HIF-1α-/-HIF-2α-/-}、HCT116与HCT116^重量克拉细胞。表达式值是三个样本的平均值。B类，分析以下代谢基因集重叠程度的维恩图：1）HCT116与HCT116^HIF-1α-/-，HCT116与HCT116^HIF-2α-/-、HCT116与HCT116^{HIF-1α-/-HIF-2α-/-}; 2） HCT116与HCT116^{HIF-1α-/-HIF-2α-/-}HCT116与HCT116^WT克拉斯每个圆圈代表一个基因集；基因集之间通用的基因数量表示在圆圈的重叠范围内。CHCT116、HCT116的克隆存活试验^HIF-1α-/-，HCT116^HIF-2α-/-，HCT116^{HIF-1α-/-HIF-2α-/-}和HCT116^WT克拉斯细胞。c、克隆。

图3
**磷脂合成调控靶基因分析**.一线粒体呼吸和线粒体磷脂合成的贡献作用概述。B类HCT116、HCT116磷脂合成调控基因的表达^HIF-1α-/-，HCT116^HIF-2α-/-，HCT116^{HIF-1α-/-HIF-2α-/-}和HCT116^WT克拉斯细胞系。c、克隆。*交流5*，酰基辅酶A合成酶5；*AGPAT7公司*，1-酰基-sn-甘油-3-磷酸酰基转移酶7；和*PCK2系列*，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶2相对于*β-肌动蛋白*通过实时逆转录-PCR测定（n=5）。标准棒材。经Student t检验，敲除细胞与亲代HCT116细胞的比较p<0.05。C，的表达式*ACSL5、AGPAT7和PCK2*在原发性结肠癌中。基因表达，相对于*β-肌动蛋白*实时RT-PCR检测正常粘膜和原发性肿瘤组织中。对数表达值用方框图和胡须图表示；显示中间表达式（水平线），由这些值的第一个和第三个四分位（方框）包围，以及极值（胡须）。采用Wilcoxon符号秩检验进行假设检验，将肿瘤与粘膜进行比较，发现*=p<0.05具有统计学意义。D类，细胞系中ACSL5的蛋白质印迹，以α-微管蛋白抗体作为负载对照。c、克隆。电子HCT116、HCT116中ACSL5启动子活性^HIF-1α-/-，HCT116^HIF-2α-/-和HCT116^{HIF-1α-/-HIF-2α-/-}细胞（n=5）。菱形代表HRE站点。pGL3pro构建物是最小启动子萤火虫荧光素酶报告子。ACSL5-pGL3pro构造包含一个1883 bp的片段，该片段位于*ACSL5系列*具有HRE位点的基因。该结构体在HRE位点进行定点突变，生成ACSL5（-HRE）-pGL3pro。标准棒材。通过Student t检验，将转染pGL3pro构建物与ACSL5-pGL3pro或ACSL5（-HRE）-pGL3pro构建物进行比较，p<0.05。

图4
HCT116和HCT116中细胞总（A）磷脂酰胆碱（PC）和（B）心磷脂（CL）水平的定量^{HIF-1α-/-HIF-2α-/-}，第116页^WT克拉斯细胞、用对照干扰shRNA转导的HCT116细胞和用ACSL5 shRNA转染的HCT116-细胞（n=3）.棒材，标准ev。通过将敲除细胞或shRNA转导的细胞与亲代HCT116细胞进行比较的Student t检验，p＜0.05。与携带控制干扰shRNA的慢病毒构建物相比，测试了携带ACSL5 shRNA的四个慢病毒构建体抑制ACSL5表达的有效性（附加文件3，图S3）。克隆H45551被选作后续实验，因为它是最有效的（附加文件3，图S3）。

图5
**致癌基因失活的影响*KRAS公司*或两者兼而有之*HIF-1α*和*HIF-2α*线粒体代谢**.一，蜂窝O发生变化₂消费；B类，MTT降低的变化；和C，HCT116细胞内ATP水平的变化^{HIF-1α-/-HIF-2α-/-}和HCT116^WT克拉斯相对于HCT116细胞（n=5）。标准棒材。经Student t检验，敲除细胞与亲代HCT116细胞的比较p<0.05。D类HCT116、HCT116的细胞和线粒体活性氧水平^{HIF-1α-/-HIF-2α-/-}和HCT116^WT克拉斯细胞，用荧光染料CM-H测量₂DCFDA和MitoSOX。

图6
**ACSL5基因敲除对线粒体代谢和肿瘤发生的影响**.一，蜂窝O发生变化₂消费；和B类，用ACSL5 shRNA转导的HCT116和LOVO细胞中细胞内ATP水平相对于对照加扰shRNA的变化（n＝5）。标准棒材。通过Student t检验，将用ACSL5 shRNA转导的细胞与对照干扰shRNA进行比较，p<0.05。C用荧光染料CM-H测定ACSL5 shRNA转导的HCT116细胞与对照扰乱shRNA的细胞和线粒体活性氧水平₂DCFDA和MitoSOX。

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1. 温伯格RA。ras癌基因和致癌的分子机制。鲜血。1984;64(6):1143–5.-公共医学
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1. Ramanathan A，Wang C，Schreiber SL.利用代谢测量对肿瘤发生的细胞系模型进行扰动分析。美国国家科学院院刊，2005年；102(17):5992–7. doi:10.1073/pnas.0502267102。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

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