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.2016年1月19日;36(7):1090-108.
doi:10.1128/MCB.00762-15。

MicroRNA 211在人黑色素瘤细胞中作为代谢开关的作用

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MicroRNA 211在人黑色素瘤细胞中作为代谢开关的作用

约瑟夫·马扎尔等。 分子细胞生物学. .

摘要

MicroRNA 211(miR-211)负调控驱动转移性黑色素瘤侵袭的基因。与正常人黑素细胞相比,miR-211的表达在非色素性黑色素瘤细胞中显著减少或缺失,并在人类黑色素瘤进展过程中丢失。为了研究其抑癌作用的分子机制,在非色素性黑色素瘤细胞中体外表达miR-211。miR-211的异位表达降低了缺氧诱导因子1α(HIF-1α)蛋白水平,并降低了缺氧期间的细胞生长。HIF-1α蛋白丢失与miR-211靶基因丙酮酸脱氢酶激酶4(PDK4)的下调相关。我们提供证据表明,恢复miR-211介导的黑色素瘤细胞PDK4下调,可通过HIF-1α蛋白失稳抑制非色素性黑色素瘤的侵袭。因此,肿瘤抑制因子miR-211起着代谢开关的作用,其缺失有望促进人类黑色素瘤的癌症特征。黑色素瘤是最致命的皮肤癌之一,每年在美国造成近10000人死亡。我们之前已经证明,一种称为miR-211的小的非编码RNA可以抑制侵袭性黑色素瘤细胞的侵袭和生长。这里的研究结果支持了这样一种假设,即黑色素瘤细胞中miR-211的缺失会导致能量代谢的异常调节,从而使癌细胞能够在低氧浓度下存活,而低氧浓度通常会杀死正常细胞。这些发现突显了黑色素瘤形成的一种新机制:miR-211是黑色素瘤细胞中被关闭的分子开关,增加了我们未来可能重新打开开关的希望,从而为黑色素瘤提供了更好的治疗选择。

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数字

图1
图1
(A) 与A375黑色素瘤细胞和表达miR-211的A375细胞相比,人表皮黑色素细胞中miR-211-5p的表达。用qRT-PCR检测miR-211的表达。使用A375单元格表达式将值规范化为1。实验一式三份。(B、C和D)正常氧和缺氧(2%O)条件下A375(B)、WM1552C(C)和HEM-1(D)细胞中miR-211表达水平的比较2)48小时后的条件。结果是三次试验的平均值。(E和F)分别如图2C和D所示的蛋白质印迹密度测定法。使用NIS-Elements AR Analysis 4.2软件对波段的平均强度进行扫描和量化。将数据归一化为适当负荷控制(肌动蛋白或GAPDH)的平均强度。**,P(P)<0.05,学生的t吨测试。
图2
图2
缺氧和HIF-1α对有和无miR-211表达的黑色素瘤细胞的影响。(A和B)miR-211对缺氧和常压条件下生长的A375黑色素瘤细胞存活的影响。A375/VO与A375/211细胞在常氧和低氧(2%O)条件下生长的细胞存活率的定量比较2)该图显示了在常压箱中A375/VO细胞的标准化存活率。(C) HIF-1α蛋白在A375/211和A375/VO细胞中的表达。(D) Western blot分析HIF-1α在A375/VO、A375/VO转染细胞中的表达高强度F1αsiRNA、A375/211和A375/221转染高强度F1α表达质粒。GAPDH被用作负荷控制。(E和F)侵入试验(样本来自面板D)。面板E中的结果被归一化为A375/VO控制。紫水晶色幻灯片突出了不同程度的入侵。试验一式三份。
图3
图3
(A和B)miR-211-5p对DFO处理的A375黑色素瘤细胞存活的影响。定量分析A375/VO细胞与用0、250和400 nM浓度DFO处理的A375/211细胞在48小时后的存活率。该图显示了在0 nM DFO(未处理)条件下标准化为A375/VO细胞的存活率百分比。(C和D)miR-211-5p对低氧和常氧条件下生长的WM1552C黑色素瘤细胞存活的影响。定量测量WM1552C/VO与WM1552C/211细胞在常氧和缺氧(2%O)条件下的存活率2)该图显示了在常压箱中WM1552C/VO细胞的标准化存活率。(E和F)miR-211-5p对DFO治疗的WM1552C黑色素瘤细胞存活的影响。定量分析48小时后WM1552C/VO与用浓度为0、250和400 nM的DFO处理的WM1552C/211细胞的细胞存活率。该图显示了在0 nM DFO(未处理)下归一化为WM1552C/VO细胞的存活率百分比。数据一式三份。使用放大倍率为×20.**的亮场显微镜采集图像,P(P)<0.05,学生的t吨测试。
图4
图4
(A) 用qRT-PCR测定HIF-1αmRNA水平。该试验一式三份,结果取平均值,然后归一化为A375/VO+阴性对照(Neg-Con)抗miR。(B和C)用环己酰亚胺处理A375/VO和A375/211细胞,并在处理90分钟后每30分钟采集一次样品,进行翻译阻断实验。样品通过Western blotting进行检测,并使用Aperio软件定量条带。将值归一化为GAPDH含量,并绘制相对于其各自样品的初始时间点(时间零点)的图表。
图5
图5
有和无miR-211表达的黑色素瘤细胞的耗氧率(OCR)、细胞外酸化率(ECAR)和线粒体含量。(A和B)使用Seahorse XF分析仪分析A375/VO和A375/211细胞。在未经处理的细胞中测量OCR和ECAR,然后用寡霉素治疗和FCCP随访治疗。每次处理在9个井中测量每个样品。试验一式三份。(C和D)有和没有miR-211表达的黑色素瘤细胞中的线粒体含量。A375/VO和A375/211细胞的MitoTracker红染色。使用尼康A1R VAAS共焦显微镜扫描细胞。图像的放大倍数为×60,变焦倍数为4倍(C),未变焦时为×10(D)。红色,MitoTracker红色;绿色,卵磷脂-FITC;蓝色,DAPI。(E和F)通过基因组基因的qPCR比较定量线粒体DNA低密度脂蛋白和线粒体基因ND1号机组在A375/VO和A375/211单元中。实验一式三份。
图6
图6
测量具有和不具有miR-211-5p表达的WM1552C黑色素瘤细胞的耗氧率(OCR)(A)和细胞外酸化率(ECAR)(B)。使用Seahorse XF分析仪分析WM1552C/VO和WM1552C/211细胞。在未经处理的细胞中测量OCR和ECAR,然后用寡霉素和FCCP处理。每个样品的数据在每个处理的九口井中测量。试验一式三份。
图7
图7
的表达和细胞表型客运专线4在含有或不含有miR-211的人类黑色素瘤细胞中。(A) 推测miR-211靶基因。(B) HEM-1原代黑素细胞以及A375/VO和A375/211细胞中PDK4表达的Western blot分析(使用GAPDH作为负荷对照)。(C) qPCR分析客运专线4HEM-1原代黑素细胞、A375/VO和A375/211细胞中的表达。所有分析均一式三份。(D和E)miR-211和客运专线4细胞侵袭。将面板D中的结果归一化为A375/VO+Scr siRNA。该试验一式三份。(F) miR-211和客运专线4对黑色素瘤细胞运动的影响。A375/VO细胞与阴性对照siRNA的伤口愈合试验客运专线4带有阴性对照质粒的siRNA和A375/211与客运专线4表达质粒。×20放大倍数下的细胞伤口愈合试验的代表性图像覆盖了24小时。试验一式三份。
图8
图8
(A) 蛋白质印迹的密度测定如图7B所示。使用NIS-Elements AR Analysis 4.2软件对波段进行扫描和定量,数据标准化为适当GAPDH负荷控制的平均强度。(B和C)Western blot分析PDK4在A375/VO(B)和WM1552C/VO(C)细胞中的表达2)48小时后的条件作为负荷控制。(D) 用Scramble control siRNA和Western blot分析A375/VO细胞PDH和PDH-phosphate的表达客运专线4带有“仅载体”(VO)控制质粒的siRNA和A375/211与客运专线4表达质粒。GAPDH被用作负载控制。**,P(P)<0.05,学生的t吨测试。
图9
图9
TCGA SKCM数据说明客运专线4原发性肿瘤中的表达(n个=183)与转移性(n个=369)例患者样本(A)和原发性肿瘤中miR-211-5p的表达(n个=178)与转移性(n个=353)患者样本(B),均以对数计量2表达式。
图10
图10
miR-211-5p与客运专线4mRNA通过TargetScan 7.0。预测软件显示了灵长类特有物种的倾向,以及其他各种哺乳动物和无脊椎动物的保护较差。miR-211-5p的假定靶点位于客运专线4.
图11
图11
miRNA-靶向3′UTR客运专线4miR-211-5p。(A) PDK4 mRNA的3′UTR中miR-211-5p的靶位点示意图。序列比对还说明了构建靶位点突变形式时的位置和特定碱基对变化。(B) 通过测量转染阳性对照表达载体(pcDNA6/Luc)的A375/VO细胞的标准化荧光素酶表达进行分析,并将其与转染含有全基因组的载体的A375/WO细胞进行比较客运专线43′UTR(pcDNA6/Luc/PDK4 3′UTR)和一个突变体客运专线43′UTR(pcDNA6/Luc/PDK4 3′UTR/Mut,包含改变的“种子”序列)。在A375/211细胞中进行互补转染。所有转染均一式三份进行,结果用共转染的雷尼拉萤光素酶质粒进行标准化。
图12
图12
在表达miR-211-5p的黑色素瘤细胞中测量线粒体含量,包括PDK4表达和不表达。(A和B)在尼康A1R VAAS共焦显微镜上使用MitoTracker Red对A375/VO、A375/211和A375/211/PDK4细胞进行线粒体含量染色。所拍摄的图像放大倍数为10倍,无变焦(a),放大倍数为60倍,有4倍变焦(B)。红色,MitoTracker红色;绿色,卵磷脂-FITC;蓝色,DAPI。(C) 使用NIS-Elements AR Analysis 4.2软件对DAPI、FITC(指骨样蛋白)和MitoTracker Red的每个细胞平均强度进行量化,并将结果绘制在面板A中的图像上。
图13
图13
(A) 表达和不表达PDK4的miR-211黑色素瘤细胞的耗氧率(OCR)、细胞外酸化率(ECAR)和线粒体含量。(A和B)使用Seahorse XF分析仪分析A375/VO、A375/211和A375/211/PDK4细胞。测量OCR和ECAR,然后用寡霉素、FCCP和鱼藤酮/抗霉素A处理。每个处理的样品在六个孔中测量。试验一式三份。(C) 线粒体基因qPCR比较定量线粒体DNAND1号机组和基因组基因低密度脂蛋白以及A375/VO、A375/211和A375/211/PDK4单元。实验一式三份。
图14
图14
miR-211对人类黑色素瘤细胞HIF-1α、PDK4和ERRγ表达的影响。(A) Western blot分析A375/VO、A375/211、A375/2011/PDK4表达细胞系和A375/211/HIF-1α表达细胞系中PDK4、ERRγ、HIF-1β和RUNX2的表达。GAPDH被用作负荷控制。(B) 在表达A375/VO、A375/211、A375/2011/PDK4和表达A375/211/HIF-1α的细胞系中对PDK4进行免疫组织化学标记。红色,PDK4;绿色,鬼笔素-FITC;蓝色,DAPI。(C) 转录激活的测量错误γ启动子通过外源性表达高强度F1α或客运专线4. The错误在荧光素酶报告基因上游克隆了含有两个HRE位点(HIF-1α响应元件)的γ启动子。(D) 客运专线4在荧光素酶报告基因上游克隆了含有一个ERRE(ERRγ响应元件)的启动子。这两种报告构建体均单独转染到A375/211细胞中,或与高强度F1α或客运专线4表达质粒。将报告构建物转染A375/VO细胞作为对照。每项实验一式三份,并对结果进行平均。
图15
图15
(A) Western blot的密度测定如图14A所示。使用NIS-Elements AR Analysis 4.2软件对所有波段进行扫描和定量,数据标准化为适当GAPDH负荷控制的平均强度。(B) 通过Hif-1α网络测量A375黑色素瘤细胞中与PDK4相关的假定基因的mRNA表达。能够通过Hif-1α调节PDK4表达的基因的qRT-PCR,包括C/EBP公司Δ,错误γ,GCRβ,HNF公司α,PPARGC1号机组(PGC1α),PPAR(购电协议)γ,PROX1(探头1),风险调整比率α,RUNX2(运行2),SIRT1公司,SP1型、和推力在A375/VO和A375/211细胞中检测的α。所有实验均一式三份,结果取平均值,然后归一化为A375/VO细胞。**,P(P)<0.05,学生的t吨测试。
图16
图16
miR-211利用PDK4调节呼吸的作用机制。(A) 在黑色素细胞中,miR-211的表达下调客运专线4表达,导致PDH活性增加,驱动三羧酸(TCA)循环、氧化磷酸化(橙色圆形框)和ATP生成。这会增加呼吸(O2消耗)率,导致HIF-1α不稳定和ERRγ转录激活丢失,进而导致减少客运专线4转录激活。(B) 在黑色素瘤细胞中,miR-211的表达减少会增加客运专线4翻译,导致PDH蛋白磷酸化导致PDH活性降低,从而下调TCA循环,线粒体氧化磷酸化。这降低了呼吸速率,从而导致HIF-1α稳定性增加,ERRγ转录激活增加,进而导致客运专线4转录激活。

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