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编号:10286797
不同转移潜能人前列腺癌细胞中KAI1基因的表达
http://www.100md.com 《河南医科大学学报》 2000年第2期
     作者:李珊珊 方伟岗 闫爱华 任秀花 沈琼

    单位:李珊珊(河南医科大学第一附属医院病理科,河南省肿瘤病理学重点实验室 郑州450052);方伟岗(北京医科大学病理系 北京 100083);闫爱华 任秀花 沈琼(河南医科大学癌前期研究室 郑州 450052)

    关键词:基因,抑制,肿瘤转移;KAI1基因;人前列腺癌细胞

    河南医科大学学报000201

    摘 要:目的:探讨人前列腺癌细胞转移潜能与KAI1基因表达的关系。方法:运用Northern印迹杂交检测KAI1基因在不同转移潜能人前列腺癌细胞中的表达,以甲基化分析和聚合酶链反应-单链构象多态性分析(PCR-SSCP)研究KAI1低表达的机制。结果:在转移性人前列腺癌细胞系PC3和PC3M中不论其转移潜能强弱,KAI1 mRNA表达均降低。甲基化分析未发现KAI1基因5'-启动子部位CCm5CGGG甲基化。PCR-SSCP分析显示:KAI1基因第7外显子在PC3和PC3M均显示异常带,PC3M较弱。结论:KAI1基因表达降低与人前列腺癌的转移有关,但其转移潜能的强弱可能不取决于KAI1的调控。KAI1基因的低表达与5'-启动子部位CCm5CGGG甲基化无关,可能与该基因的突变失活有关。
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    分类号:R737.25

    Expressions of KAI1 gene in human prostate cancer cells with different metastatic potential

    LI Shanshan

    (Department of Pathology,the First Affiliated Hospital,Henan Medical University,Zhengzhou 450052)

    FANG Weigang

    (Department of Pathology,Beijing Medical University,Beijing 100083)
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    YAN Aihua,REN Xiuhua,SHEN Qiong

    (Department of Precancerous Studies,Henan Medical University,Zhengzhou 450052)

    Abstract:Aim:To investigate the relation between metastatic potential of prostate cancer cells and expressions of KAI1 gene.Methods:Expressions of KAI1 mRNA in human prostate cancer cell lines with different metastasis potentials were detected by Northern blot hybridization.Mechanism of its expressions was studied by assessing methylation status and PCR-SSCP.Results:Expressions of KAI1 mRNA reduced in human prostate cancer cell lines PC3 and PC3M.No presence of CCm5CGGG methylation was observed in a position of the 5'-promoter region of KAI1 gene.PCR-SSCP analysis indicated the existence of band shift in exon 7 of KAI1 gene in PC3 and PC3M.Conclusion:Reduced KAI1 expressions may be associated with enhanced metastatic potential in human prostate cancer and difference of metastasis potential does not depend on the control of KAI1 gene.Reduced expressions of KAI1 mRNA may associate with mutation in exon 7 of KAI1 gene other than presence of CCm5CGGG methylation in 5'-promoter region of gene.
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    Key words:gene,suppressor,neoplasm metastasis;KAI1 gene;prostate cancer cells▲

    KAI1基因是一个新的肿瘤转移抑制基因,该基因位于人染色体11p11.2,编码一个由267个氨基酸组成的蛋白质。由于KAI1基因首先发现于前列腺癌,因此被认为是前列腺癌转移抑制基因[1]。为了解转移性前列腺癌细胞其转移潜能的差异是否与KAI1基因表达量有关,作者观察了2个具有不同转移潜能的人前列腺癌细胞系中KAI1的表达,并探讨KAI1低表达的可能机制。

    1 材料与方法

    1.1 细胞培养 PC3和PC3M均为转移性人前列腺癌细胞系(北京医科大学病理系提供)。PC3M自PC3的转移灶中分离,为PC3的高转移亚系。采用含体积分数10%小牛血清的RPMI 1640培养基,于37 ℃,体积分数5% CO2及恒定湿度条件下培养。
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    1.2 Northern blot杂交 取对数生长期细胞,按文献[2]的方法提取细胞总RNA。总RNA完整性鉴定——甲醛变性凝胶电泳。RNA上样每泳道20 μg,12 g/L甲醛变性凝胶电泳,采用虹吸法转膜。探针制备:质粒PCMV.KAI1(美国国立卫生研究院董刚博士惠赠)。PCR法(聚合酶链反应)扩增质粒目的基因片段,引物序列:上游,5'-AGTCCTCCCTGCTGCTGTGTG-3',下游,5'-TCAGTCAGGGTGGGCAAGA-GG-3'。退火温度:60 ℃,扩增片段大小1 030 bp。探针标记(随机引物法):以α-32P-dCTP标记该片段。以同样方法制备β-actin内参照探针。杂交:68 ℃预杂交30~60 min,再将已标记探针热变性后加入杂交液中,68 ℃杂交12~16 h。洗膜。-20 ℃放射自显影2周左右。观察杂交结果。

    1.3 甲基化分析(PCR为基础的甲基化分析法)[3]

, 百拇医药     细胞DNA的提取采用酚-氯仿抽提法。酶切:甲基化敏感酶SmaI(华美公司),甲基化不敏感酶XmaI(美国Promega公司)。PCR反应:根据PRIMER DESIGNER引物设计软件设计KAI1启动子部位引物。引物序列:上游,5-GATAGAGGAGAGACTCCGTA-3';下游,5'-GGTTCAGGACTGGTGGCTAA-3',扩增片段为480 bp,退火温度为56 ℃,反应结束后,15 g/L琼脂糖凝胶电泳。结果分析:若在KAI1启动子部分出现CCm5CGGG位点的甲基化,SmaI酶切并PCR后应出现480 bp的特异片段;若无甲基化存在,PCR后结果应与XmaI一样,无特异带扩增。

    1.4 PCR-SSCP(聚合酶链反应-单链构象多态性分析) PCR扩增KAI1基因第3~9外显子[6]。取PCR反应产物5 μl加入SSCP上样缓冲液5 μl,变性后立即置冰浴,点样。恒压50 V,恒温15 ℃条件下电泳12 h。1 g/L AgNO3染色,显色。
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    2 结果

    2.1 PC3,PC3M Northern blot杂交结果 在PC3和PC3M中KAI1 mRNA表达均不明显,积分吸光度分别为0.031 9和0.026 6。

    2.2 PC3,PC3M甲基化分析结果 图1显示在PC3和PC3M两个细胞系中均未扩增出480 bp的特异带,说明在这两个细胞系中不存在CCm5CGGG位点的甲基化。

    图1 PC3,PC3M甲基化分析结果

    (箭头示PCR扩增产物的位置)

    M:标准分子量(123 bp ladder);1~3:PC3(1:未酶切;2:SmaI酶切;3:XmaI酶切);4~6:PC3M(4:未酶切;5:SmaI酶切;6:XmaI酶切)
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    2.3 PC3,PC3M PCR-SSCP结果 所检测的7个外显子中,只有第7外显子(图2)出现了条带的异常改变(图3)。

    图2 PC3,PC3M KAI1基因第7外显子扩增片段

    M: 标准分子量(123 bp ladder); 1: PC3; 2: PC3M

    图3 PC3,PC3M KAI1基因第7外显子SSCP结果

    (箭头示泳动变位)

    1:正常对照;2:PC3;3:PC3M

    3 讨论
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    1995年Dong等[1]首先报道了KAI1这个新的肿瘤转移抑制基因,他们发现在转移性人前列腺癌细胞中KAI1 mRNA表达降低或不表达,而有KAI1表达的癌细胞其转移能力受到抑制。另外在正常前列腺细胞中KAI1高表达。作者所采用的两个细胞系PC3和PC3M均为转移性的前列腺癌细胞系,但两者的转移潜能有差异,PC3M是来自PC3转移灶的高转移亚系。从裸鼠体内实验看,在淋巴结转移方面,两者区别不大,但肺转移主要见于PC3M,因此PC3M的转移潜能高于PC3。Northern blot杂交结果显示,KAI1 mRNA在PC3和PC3M几乎不表达。虽然PC3和PC3M的转移潜能有区别,但它们之间KAI1 mRNA表达水平没有区别,PC3和PC3M的积分光密度值分别是0.031 9和0.026 6。由此不难看出,一旦KAI1基因功能丧失,就有可能导致前列腺癌的浸润和转移,其转移能力的强弱可能不取决于KAI1基因的调控。

    目前关于KAI1转移抑制基因的结构也已清楚[4]。人类KAI1基因长约80 kb,有10个外显子和9个内含子,它的5'-启动子部分富含CpG岛并一直延伸到第1外显子和第1内含子,这段序列中G+C高达80%。5'-端甲基化是失活人类肿瘤抑制基因表达的一种重要机制[5]。作者对KAI1基因5'-启动子部分的CCCGGG位点进行了甲基化研究。但未能发现CCm5CGGG甲基化。图1显示在PC3和PC3M均未扩增出480 bp的特异条带。因此认为本研究中PC3和PC3M中KAI1基因表达下调可能与该位点的甲基化无关。
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    作者利用PCR-SSCP法研究了KAI1基因突变与表达降低的关系。由图3可见KAI1基因第7外显子在PC3和PC3M均出现带型的泳动变位,因此认为人前列腺癌转移的发生可能部分与KAI1基因突变导致的KAI1表达降低有关。由于PC3M的条带较弱,可能PC3M的KAI1低表达还与其它因素有关。但在Dong等[6]的研究中未能证实KAI1低表达与KAI1基因突变的关系,这可能与两组实验所选用的研究对象不同有关。在Kawana等[7]的研究中还发现:进展期前列腺癌在含KAI1基因的第11号染色体短臂的着丝粒处常伴有杂合性丢失或等位基因丢失。KAI1基因的肿瘤转移抑制作用越来越引起人们的关注[8,9],特别是它在前列腺癌以外的肿瘤转移抑制作用尚待进一步探讨。

    本文编辑:张功员■

    基金项目:博士研究生课题

    作者简介:李珊珊,女,1959年出生,河南省开封市人。1982年12月毕业于河南医科大学医疗系,获医学学士学位,1989年7月获病理学硕士学位,1999年7月获病理专业博士学位,师从于著名病理学专家沈琼教授、裘宋良教授以及北京医科大学病理系方伟岗教授。十几年来一直从事病理诊断及肿瘤病理研究工作,1994年晋升为副研究员并转评为副教授。现任中国抗癌协会河南省肿瘤病理学专业委员会秘书。
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    从事病理工作十几年,一直进行食管癌前病变及其阻断研究。参加并完成了国家“八五”医学科技攻关课题“食管癌前病变及其阻断的研究”,主持、参加完成了多项河南省科技攻关及河南省自然科学基金项目的研究以及多项河南省卫生厅的科研课题。多次参加与国外研究机构的科研合作项目。作为主要参与人员,1995年获国家十大科技成果奖1项,获河南省科技进步二等奖1项,卫生部科技进步三等奖1项,河南省医药卫生科技成果二等奖2项。在导师沈琼教授及北京医科大学病理系方伟岗教授的指导下,完成了博士论文“KAI1基因肿瘤转移抑制作用研究”,首次在国内报道了KAI1肿瘤转移抑制基因。从事病理工作以来共发表学术论文30余篇,参加《食管癌》及《肿瘤临床与病理》两本著作的编写工作。

    参考文献:

    [1]Dong JT,Lamb PW,Rinker-Schaeffer-Schaeffer CW,et al.KAI1,a metastasis suppressor gene for prostate cancer on human chromosome 11p11.2.Science,1995,268:884
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    [2]Chomczynski P,Sacchi N.Single-step method of RNA isolation by acid guanidinium thiocyanate-phenol-chloroform extraction.Analytical Biochem,1987,162:156

    [3]Counts JT,Kaznowski JW,McClain RM,et al.5-methlcytosine is present in the 5'flanking region of Ha-ras in mouse liver and increases with ageing.Int J Cancer,1997,72:491

    [4]Dong JT,Isaacs WB,Barrett JC,et al.Genomic organization of the human KAI1 metastasis-suppressor gene.Genomics,1997,41:25
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    [5]Herman JR,Latif F,Weng Y,et al.Silencing of the VHL tumor-suppressor gene by DNA methylation in renal carcinoma.Proc Natl Acad Sci USA,1994,91:9700

    [6]Dong JT,Suzuki H,Pin SS,et al.Down-regulation of the KAI1 metastasis suppressor gene during the progression of human prostatic cancer infrequently involves gene mutation or allelic loss.Cancer Res,1996,56:4387

    [7]Kawana Y,Komiya A,Ueda T,et al.Location of KAI1 on the short arm of human chromosome 11 and frequency of allelic loss in advanced human prostate cancer.Prostate,1997,32:205
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    [8]Takaoka A,Hinoda Y,Satoh S,et al.Suppression of invasive properties of colon cancer cell by a metastasis suppressor KAI1 gene.Oncogene,1998,16:1443

    [9]Ward JM,Konishi N,Ohshima M,et al.Expression of KAI1 in paraffin-embedded normal,hyperplastic and neoplastic and prostate carcinoma cell lines.Pathol Int,1998,48:87

    (收稿日期:1999-12-25), 百拇医药