作為轉錄后負調控子,microRNA(miRNA)調節人類三分之一以上的mRNA,進而發揮重要的生物學調控功能。研究發現,失調的miRNAs參與了癌癥的進展、轉移和不良預后。自噬是一種動態的分解代謝過程,吞噬和消化損壞細胞器和蛋白質聚集體。自噬和miRNAs在鼻咽癌中的故事由此展開。
技術路線:
結果:
1. MIR106A-5p在鼻咽癌(NPC)中的表達及其臨床意義
GEO數據庫篩選出NPC miRNA的表達譜,發現MIR106A-5p在NPC組織中明顯增加,并通過qRT-PCR在鼻咽癌組織和NPC細胞系中確認。鼻咽癌組織原位雜交微陣列顯示在臨床IV期NPC患者中MIR106A-5p過表達顯著增多。生存率分析表明高MIR106A-5p表達患者的臨床結局比MIR106A-5p表達低的患者更壞。總體而言,鼻咽癌的進展是與上調的MIR106A-5p相關。
2. MIR106A-5p加速惡性NPC表型
MIR106A-5p表達降低的NPC細胞生長和遷移能力受阻。建立荷瘤模型,發現MIR106A-5p的敲低顯著抑制了NPC細胞的轉移能力,小鼠注射低MIR106A-5p表達的細胞后腫瘤生長降低。以上表明,MIR106A-5p可加速NPC轉移和生長。免疫組織化學分析表明低MIR106A-5p表達的異種移植物中MAP1LC3B表達增加,MAP1LC3B表達水平與NPC異種移植物中的MKI67(增殖ki-67標記)表達負相關。
3. MIR106A-5p抑制NPC細胞自噬
MIR106A-5p表達沉默顯著促進ATG基因表達并誘導自噬通量以產生自噬體和/或自溶酶體,表示MIR106A-5p有效抑制NPC細胞中的自噬。
4. MIR106A-5p通過抑制自噬加速NPC惡性表型
評估MIR106A-5p抑制自噬在NPC生長和轉移中的功能,發現敲低ATG5明顯降低了被MIR106A-5p抑制所誘導的自噬。沉默MIR106A-5p表達減少了細胞活力,這種表型通過敲除ATG5得以部分挽救,MIR106A-5p海綿體內誘導的生長轉移減少可被敲低ATG5所消除。這些表明MIR106A-5p抑制的自噬可加速惡性NPC表型。
5. BTG3是MIR106A-5p的直接靶標并與頭頸癌預后不良相關
生物信息學工具來預測MIR106A-5p的自噬相關靶標,篩選出含有MIR106A-5p的潛在高親和力結合位點的BTG3(BTG抗增殖因子3)。螢光素酶報告基因檢測顯示出MIR106A-5p和BTG3 3'-UTR之間有效的相互作用,NPC中BTG3 mRNA和蛋白表達下降。MIR106A-5p抑制后,BTG3蛋白水平急劇增加,而BTG3 mRNA水平保持不變。NPC組織微陣列中MIR106A-5p表達與BTG3蛋白水平負相關。這些結果表明MIR106A-5p可能通過翻譯抑制調控BTG3表達。NPC組織微陣列的Kaplan-Meier分析揭示低BTG3水平與更差的臨床預后有關。這些數據提示MIR106A-5p通過靶向BTG3直接調節自噬。
6. MIR106A-5p抑制自噬需要BTG3
過表達BTG3明顯增加了自噬的誘導,BTG3參與MIR106A-5的自噬調控效應,BTG3的敲低消除了MIR106A-5p抑制導致的增強自噬能力,表明MIR106A-5p對自噬的抑制作用取決于降低BTG3水平的能力。
7. BTG3是MIR106A-5p加速惡性NPC表型的關鍵分子
進一步證實MIR106A-5p-BTG3軸導致惡性腫瘤加速,發現MIR106A-5p抑制減少了NPC細胞的轉移和生長,但是這些影響在BTG3敲低之后大大降低,NPC異種移植組惡性表型加快自噬減少,表明自噬抑制和MIR106A-5p的促腫瘤作用需要BTG3。
8. MIR106A-5p-BTG3軸通過MAPK途徑抑制自噬
研究通過BTG3調節自噬的機制,關注自噬相關途徑。MIR106A-5p靶基因的KEGG分析顯示MAPK和AKTMTOR通路作為自噬負調節劑出現。發現僅抑制MAP2K1 / MEK活性抑制MIR106A-5p和BTG3沉默誘導的細胞增殖遷移。相反,通過抑制AKT活性無法更改MIR106A-5p-BTG3介導的腫瘤生長和遷移。探索MIR106A-5p-BTG3軸依賴的自噬抑制是否與MAPK信號激活相關。當抑制MIR106A-5p 或BTG3表達激活自噬時,p-MAP2K1和下游p-MAPK1 /ERK和p-MTOR水平降低。在MIR106A-5p和BTG3敲低細胞中抑制MAP2K1活性后,p-MAP2K1,p-MAPK1和p-MTOR水平和ATG表達可被拯救。以上表明,在NPC中激活MAPK信號傳導部分負責MIR106A-5p-BTG3軸的抑制自噬。
9. NPC中的MIR106A-5p上調是由EGR1和SOX9反激活增加
探索NPC細胞中MIR106A-5p如何上調。分析確定MIR106A-5p啟動子序列確定了EGR1和SOX9的假設結合位點。且發現EGR1和SOX9均在NPC細胞系中上調。沉默EGR1和SOX9表達降低MIR106A-5p水平,而過表達EGR1和SOX9增加MIR106A-5p水平。此外,螢光素酶報告基因測定和染色質免疫沉淀分析顯示EGR1和SOX9直接結合到MIR106A-5p啟動子的預測結合位點并反激活MIR106A-5p。NPC組織中SOX9與MIR106A-5p表達呈正相關。鼻咽癌組織芯片的生存分析表明,高SOX9表達的患者預后較差。這些結果表明NPC中MIR106A-5p的過表達是由EGR1和SOX9反式激活。
參考文獻:
Zhu Q , Zhang Q , Gu M , et al. MIR106A-5p upregulation suppresses autophagy and accelerates malignant phenotype in nasopharyngeal carcinoma[J]. Autophagy, 2020(7637):1-17.