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编号:10246250
G3BP在三组不同转移潜能的癌系中表达差异的检测
http://www.100md.com 《肿瘤》 2000年第5期
     作者:刘宇欣 郑杰 方伟岗 李文静 由江峰 吴秉铨

    单位:刘宇欣 郑杰 方伟岗 李文静 由江峰 吴秉铨(北京医科大学病理系 北京 100083)

    关键词:肿瘤细胞,培养的;肿瘤转移;G3BP

    肿瘤000504 摘要:目的 在三组具有不同转移潜能的癌细胞亚系中,在RNA水平及蛋白水平检测G3BP(Ras-GTPase-Activiting protein SH3 domain binding protein)与肿瘤转移潜能的相关性。方法 研究对象为三组具有不同转移潜能的癌细胞亚系,即PG(人肺巨细胞癌,裸鼠体内转移率100%)与PAa(人肺腺癌,无转移);PG亚系BE1与LH7(前者裸鼠体内转移率100%,后者无转移);1E8与2B4来自人前列腺癌PC-3M(前者裸鼠体内转移率100%,后者无转移)。检测方法包括Northern 杂交,蛋白质Western印迹免疫化学,免疫组织化学。结果 应用mRNA差异显示技术对比研究具有不同转移潜能的亚系BE1,LH7时,发现一个849 bp片段在BE1低表达,而在LH7高表达,经Northern杂交验证其表达差异后测序,GenBank Blastn检索,与G3BP同源性高达99%。在三组具有不同转移潜能的癌系中,Northern杂交,蛋白质Western印迹免疫化学显示G3BP在低转移癌系LH7,2B4,PAa中表达显著高于其所对应的高转移癌系BE1,1E8,PG。免疫组织化学提示G3BP蛋白位于胞质,低转移癌系LH7,2B4,PAa表达显著高于其所对应的高转移癌系BE1,1E8,PG(PG各细胞染色不均一)。结论 在mRNA水平和蛋白质水平,G3BP在三组高低转移癌系中的表达具有显著差异,在低转移癌系中的表达水平显著高于其所对应的高转移癌系,提示G3BP与肿瘤的转移表型可能具有相关性。
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    中图分类号:R73-37 文献标识码:A

    文章编号:1000-7431(2000)05-0325-03

    G3BP EXPRESSION IN HUMAN CARCINOMA CELL SUBLINES WITH OR WITHOUT METASTATIC POTENTIAL

    LIU Yu-xin, ZHENG Jie, FANG Wei-gang, et al.

    (Department of Pathology, Beijing Medical University,Beijing 10083,China)

    Abstract:Objective The relationship between G3BP (Ras-GTPase-Activating protein SH3 domain binding protein) and cancer metastasis was studied. Methods G3BP expression in three pairs of cancer cell sublines with/without metastatic potential (BE1/LH7, 1E8/2B4 and PG/PAa) was confirmed by Northern hybridization, Western blotting and immunohistochemical analysis. Results G3BP was obtaine by mRNA differential display and it displayed a strong expression in LH7 (no metastatic potential in recipient nude mice ) and a very weak expression in BE1 (100% metastatic frequency). Northern blotting and Western blotting with a polyclonal G3BP antibody confirmed an increased G3BP expression in non-metastatic cell lines (LH7, 2B4, PAa) compared with highly metastatic cell lines (BE1, 1E8, PG). Immunohistochemical analysis demonstrated a prominent granular pattern of G3BP accumulation in cytoplasm. Conclusion The results revealed a significant association between G3BP expression and cancer metastasis, due to its different expressions in messenger RNA and protein level between the three pairs of cell sublines with different metastatic potentials.
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    Key words:Tumor cell,clutured Neoplasm metastasis; G3BP

    我室应用mRNA差异显示技术对比研究来自人肺巨细胞癌PG的亚系BE1,LH7时(前者裸鼠体内转移率100%,后者无转移),克隆一个849 bp片段在BE1低表达,而在LH7高表达,经GenBank Blastn检索,与G3BP(Ras-GTPase-Activiting protein SH3 domain binding protein)同源性高达99%,提示G3BP与肿瘤的转移具有一定的相关性[1]。现将研究对象扩展到另两组具有不同转移潜能的癌细胞系,包括人肺巨细胞癌PG(裸鼠体内100%转移),人肺腺癌PAa(裸鼠体内不转移),人前列腺癌PC-3M亚系1E8,2B4(我室分离建立,前者裸鼠体内100%转移,后者无转移)[2];同时将检测方法由差异显示扩展到RNA水平(Northern杂交),蛋白水平(蛋白质Western印迹免疫化学,免疫组织化学)检测G3BP与肿瘤转移潜能的相关性,为G3BP参与肿瘤转移这一假设提供依据。
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    材料与方法

    一、细胞培养 人肺巨细胞癌PG及其亚系BE1、LH7、人肺腺癌PAa,人前列腺癌PC-3M亚系1E8、2B4,以含10%灭活小牛血清的RPMI 1640培养,贴壁生长,置37 ℃,5 % CO2培养箱中。

    二、Northern杂交 异硫氰酸胍一步法提取细胞总RNA。分光光度计测A260 nm,计算RNA含量,取15 μg 总RNA于2%甲醛变性琼脂糖/EB胶电泳约4 h(电压10 V/cm),紫外灯下观察记录18S(约2 kb),28 S(约5 kb)与上样孔的距离。10×SSC为缓冲液按常规方法吸印过夜。硝酸纤维膜80℃烤90 min。以G3BP PCR产物25 ng为模板,按照Prim-a-gene试剂盒(Promega公司)说明书随机引物法标记探针。将硝酸纤维素膜封入杂交袋中,按0.2 ml/cm2加预杂交液(6×SSC,50 % 甲酰胺,1 % SDS,1×Denhard试剂),42 ℃预杂交3 h后加入已100 ℃变性5 min的探针,42 ℃杂交过夜。以2×SSC,0.1 % SDS 200 ml室温洗膜15 min 2次,0.2×SSC,0.1 % SDS 200 ml 42 ℃洗膜15 min2次。膜在2×SSC中漂洗后放射自显影1~3天,以β-actin作为内参照。
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    三、蛋白质Western印迹免疫化学 生长状态良好的细胞PBS洗两遍,用细胞刮子收集细胞,加入100 μl悬浮缓冲液(0.1 mol/L NaCl,0.01 mol/L Tris-HCl pH 7.6,0.01 mol/L EDTA pH 8.0,100 μg/ml 苯*****)混匀,加100 μl 2×SDS 上样缓冲液(100 mmol/L Tris-HCl pH 6.8,200 mmol/L DTT, 4 % SDS,0.2 %溴酚兰,20 % 甘油)混匀,冰浴30 min,100 ℃ 10 min,超声裂解至溶液的粘稠度可控,10 000转离心10 min,收集上清分装。Lowry法测定蛋白浓度[3],配置5%浓缩胶:水3.4 ml,30%丙烯酰胺0.83 ml,1 mol/L Tris-HCl (pH 6.8) 0.63 ml,10 % SDS 0.05 ml,10 % AP 0.05 ml,TEMED 0.005 ml;10 % 分离胶:水4.0 ml,30 %丙烯酰胺3.3 ml,1.5 mol/L Tris-HCl (pH 8.8) 2.5 ml,10 % SDS 0.1 ml,10 % AP 0.1 ml,TEMED 0.004 ml。取各细胞系蛋白 100 μg, 100 ℃变性 5 min,4 ℃,电泳4~6 h(浓缩胶100 V,分离胶120 V),电泳缓冲液为25 mmol/L Tris-HCl,250 mmol/L 甘氨酸 pH 8.3,0.1 % SDS。电泳结束后将凝胶置于电转移缓冲液中(39 mmol/L 甘氨酸,48 mmol/L Tris, 0.037 % SDS, 20 % 甲醇)浸泡30 min,用夹心法把滤纸、凝胶、硝酸纤维素膜、滤纸依次固定,插入电转移槽中,凝胶在阴极,硝膜在阳极方向,加入转移缓冲液,50 V、4℃ 转移12~14 h。硝膜以丽春红染色,对照蛋白分子量标志剪下相应部位的硝膜放入杂交袋中,5% 脱脂奶粉/PBS封闭1 h,然后按0.2 ml/cm2加入一抗(兔G3BP多克隆抗体,由法国Rhone-Poulenc Rorer实验室馈赠,1∶500稀释)4 ℃过夜。0.05 %吐温/PBS洗膜15 min 3次后,加入羊抗兔的IgG-HRP(1∶2000)室温1 h。用0.05 %吐温/PBS洗膜15 min3次。采用发光试剂(Santa Cruz生物技术公司)检测特异条带,X光片曝光。
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    四、免疫组织化学 采用ABC试剂盒(Vector公司),G3BP多克隆抗体由法国Rhone-Poulenc Rorer实验室馈赠。细胞培养于载玻片上24 h,丙酮固定30 min,PBS洗3次共15 min,0.3 % H2O2灭活内源性过氧化氢酶30 min,PBS洗,0.3 % Triton打孔5 min,PBS洗,10 %兔血清封闭37 ℃ 30 min,PBS洗,滴加G3BP多克隆抗体(1∶500),湿盒中温育4 ℃过夜,PBS洗,滴加生物素标记的羊抗兔二抗,室温1 h,PBS洗,滴加AB液(A与B液等量,于用前30 min混匀),室温30 min,PBS洗,0.04% DAB加入0.03% H2O2显色10 min,充分水洗,苏木素复染,中性树脂封片,镜检。凡细胞质内出现明显的棕黄色颗粒为阳性细胞。染色强度分级:根据阳性细胞占全部细胞的比例分为,阴性(-),无阳性细胞或阳性细胞数少于5%;阳性(+),阳性细胞占5 %~50 %;强阳性(++),阳性肿瘤细胞>50 %。同时以PBS替代一抗作为空白对照。
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    结 果

    一、Northern杂交 如图1所示,mRNA水平,G3BP在各细胞系中均有不同水平的表达,在低转移癌系中的表达高于其相应的高转移癌系:可见PAa杂交信号强于PG;LH7杂交信号强于BE1;2B4杂交信号强于1E8。根据G3BP的杂交信号位置估计其mRNA约3.3 kb,与文献报道相符。下图显示β-actin作为内参照,在6个细胞系中杂交信号强度一致。

    二、蛋白质Western印迹免疫化学 如图2所示,蛋白质水平,G3BP在各细胞系中 有不同水平的表达,G3BP在低转移癌系中的蛋白表达高于其相应的高转移癌系:PAa阳性信号强于PG;LH7阳性信号强于BE1;2B4阳性信号强于1E8。阳性信号位于68 kD处,与文献报道相符。

    三、免疫组织化学 (见插页第Ⅰ页图2)所示,免疫组化阳性信号为位于胞质的棕黄色颗粒,G3BP在各细胞系中均有不同水平的表达,PAa(++),PG(+),PG是由具有不同转移潜能的亚系组成的母系,可见PG各细胞的染色不均一,说明各细胞中G3BP的表达水平不同,表现出一定的异质性;LH7(++)显著强于BE1(+);2B4(++)显著强于1E8(-)。
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    图2 G3BP在细胞内的免疫组化,阳性信号即位于胞质的棕黄色颗粒(正文见第325页)

    图1 上图示G3BP(3.3 kb)Northern杂交,PAa杂交信号强于PG;LH7杂交信号强于BE1;2B4杂交信号强于1E8。下图示β-actin作为内参照在6个细胞系中杂交信号强度一致。

    图2 蛋白质Western免疫印迹杂交。可见PAa阳性信号强于PG;LH7阳性信号强于BE1;2B4阳性信号强于1E8,G3BP阳性信号位于68 kD处。

    讨 论

    G3BP由法国Rhone-Poulenc Rorer实验室于1996年克隆[4]。G3BP蛋白由466个氨基酸组成,位于胞质。GAP(RAS-GTPase Activiting Protein)是Ras信号传导通路中重要的调控分子及下游靶分子。G3BP是第一个被证实与GAP的SH3(Src Homology)功能区牢固结合的分子,当ras处于激活状态时GAP-G3BP复合物形成。三年来国外各实验室的工作集中于G3BP生化功能的研究。先后揭示了G3BP具有内源性核糖核酸酶(RNase)活性[5]及ATP和Mg2+离子依赖的DNA/RNA解旋酶活性[6]。由此推测G3BP作为接头蛋白(adapter protein),通过与GAP-SH3功能区的牢固结合,将RNA降解与上游信号分子联系起来,从而影响某些蛋白的RNA稳定性和翻译的有效性。G3BP已成为联系RAS信号传导通路与核酸代谢的枢纽分子,可能作为RNA降解系统中的一分子,调控正常细胞的生长与分化。
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    本研究证明G3BP表达的升高与肿瘤转移能力的下降具有相关性。当研究对象扩大到三组具有不同转移潜能的癌系,涉及肺巨细胞癌,肺腺癌,前列腺癌,检测方法由mRNA差异显示,Northern 杂交(mRNA水平)扩展到蛋白质Western印迹免疫化学(蛋白水平),免疫组织化学(抗原抗体反应,亚细胞定位),在上述系统中均验证了这一相关性。Northern杂交,蛋白质Western印迹免疫化学,免疫组织化学的结果提示高转移癌系G3BP在mRNA转录和蛋白翻译两方面均有下降,为G3BP参与肿瘤转移这一假设提供了可靠的证据。

    这一相关性是否意味着G3BP DNA 解旋酶,内源性核糖核酸酶活性的提高,使来自同一母系的某些癌细胞较其它细胞转移能力降低,而其表达的差异是否与RAS信号传导通路相关?我室将在肿瘤临床标本中继续检测G3BP与转移的相关性,结合其生化功能的研究必将为回答这一问题提供线索。

    作者简介:刘宇欣,女,在读博士生。
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    参考文献

    [1]刘宇欣,郑 杰,方伟岗,等.应用差异显示从高低转移癌系克隆出基因G3BP〔J〕.肿瘤,1999,19(5):267

    [2]刘宇欣,郑 杰,方伟岗,等.具有不同转移潜能的前列腺癌细胞亚系的分离鉴定〔J〕.中华病理学杂志,1999,28(5):361

    [3]Lowry OH, Rosebrough NJ, Farr AL, et al. Protein measure-mcnt with the folin phenol reagent〔J〕. J Biol Chem, 1951,153:256

    [4]Parker F, Maurier F, Deulmeau I, et al. A ras-GTPase-activating protein SH3-domain-binding protein〔J〕. Mol Cell Biol,1996,16:2561
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    [5]Gallouzi I, Parker F, Chebli K, et al. A novel phosphorylation-dependent RNase activity of GAP-SH3 binding protein:a potential link between signal transduction and RNA stability〔J〕. Mol Cell Biol, 1998,18:3956

    [6]Costa M, Ochem A, Staub A, et al. Human DNA helicase Ⅷ:a DNA and RNA helicase corresponding to the G3BP protein, an element of the ras transduction pathway〔J〕. Nucleic Acids Res,1999,27(3):817

    (收稿日期:2000-02-21), 百拇医药