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揭秘融合基因生成的circRNA

欄目:最新研究動態 發布時間:2019-08-15
融合基因不僅編碼融合蛋白,還能夠產生circRNA參與腫瘤的發生和發展......

最新證據表明,融合基因不僅編碼融合蛋白,還能夠產生circRNA(通過線性RNA的反向剪接產生的一種共價鍵結合的RNA分子),參與腫瘤的發生和發展。本次主要介紹融合基因SLC34A2-ROS1,其編碼融合蛋白以激活下游信號通路,如JAK/STAT、PI3K/Akt和RAS/Raf通路,并促進細胞增殖和存活。然而,SLC34A2-ROS 1基因在腫瘤發生過程中的潛在機制尚不清楚。
7月份,Ke Wu等人發表一篇 “Circular RNA F-circSR derived from SLC34A2-ROS1 fusion gene promotes cell migration in non-small cell lung cancer ”的SCI文章,由于SLC34A2-ROS 1基因是否產生circRNA仍未知,此文章研究人員不僅鑒定SLC34A2-ROS 1基因產生的circRNA F-cycSRs,還研究 F-cycSRs的潛在機制。
技術路線:

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結果:
一、在NSCLC細胞中鑒定circRNA F-circSR

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 SCLC細胞株HCC 78具有兩種SLC34A2-ROS1融合基因,即兩種長、短轉錄本(SLC34A2外顯子4分別與ROS 1外顯子32和34融合)(圖A-B)。瓊脂糖凝膠電泳和RT-PCR產物的Sanger sequencing證實兩種SLC34A2-ROS 1 mRNA,與GenBank中的EU236946.1和EU236947.1參考序列一致;檢測出SLC34A2-ROS 1和F-SrcSRs融合位點(箭頭指示方向)(圖C-D),在HCC 78細胞中qPCR結果顯示F-cyclcSR 1表達水平明顯高于F-cyclcSR 2(附件)。
二、F-circSR促進NSCLC細胞遷移

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構建pCRE5-F-CircSR質粒,其圖譜如上圖所示(圖A)。瓊脂糖凝膠電泳和Sanger sequencing驗證HEK293Tc-F-cycSR與HEK293Tc-Ctrl中 F-cycSR正確環化(圖B)。由于H1299和A549細胞不表達SLC34A2-ROS1融合蛋白,選擇這兩種細胞系為構建過表達F-cycSR的細胞株,提取RNA并反轉錄后RT-PCR,瓊脂糖凝膠電泳驗證A549-F-cycSR和H1299-F-cycSR細胞穩定過表達F-cycSR(圖C)。Transwell遷移實驗表明,F-cycSR均顯著促進細胞遷移(圖D)。然而,MTT和colony formation實驗表明,F-cycSR對細胞增殖影響不大。Wound healing assay 檢測F-cycSR均顯著促進細胞遷移(圖E-F)。根據circRNA反向剪接連接處設計siRNAs,Transwell遷移實驗表明,敲減F-cycSR顯著降低A549-F-cycSR和H1299-F-cycSR細胞的遷移能力。由此可見,F-crcSR具有促進NSCLC細胞遷移的作用。
三、側翼內含子的互補序列對F-CircSR生物發生起著重要的作用。

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  cycSR由多個外顯子組成,circRNA生物發生依賴于順式作用元件,其位于循環外顯子的側翼內含子,通常含有反向互補序列。生物信息學分析表明,cycSR的側翼內含子具有反向互補序列(命名為CS1和CS2),由于cycSR1匹配序列較長,cycSR1中的CS1-CS2互補性比CircSR 2強(圖A)。此文章研究人員分別將cycSR1與CircSR 2的CS1和CS2序列克隆到含分裂的外顯子GFP報告系統,,除非插入的CS1和CS2序列,反向剪接產生circRNA,否則不表達GFP蛋白。此外,研究人員構建了剪接位點突變(從“AG”到“TT”,M1質粒)的質粒與下游互補序列CS2缺失的質粒(M2質粒)(圖B)。GFP報告系統插入CIRCR正常的CS1和CS2序列可以驅動CircRNA形成來表達GFP蛋白,免疫熒光實驗證明了cycSR1的CS1和CS2序列比CircSR 2的活性更強,生物信息學數據分析出CircSR 1中CS1和CS2的互補性更強,兩者的結果是一致的。因此,配對較長的序列促進circRNA的形成,然而,破壞剪接位點或cycSR的互補序列,阻斷了circRNA的形成,因此GFP不表達(圖C)。Western blotting和流式細胞儀實驗進一步證實了上述結論(圖D-E)。因此,具有剪接位點的側翼互補序列對cycSR的形成具有重要意義。通過激活ROS 1信號SLC34A2-ROS 1融合基因編碼蛋白參與腫瘤的發生。上述結果表明, SLC34A2-ROS1可以產生circRNA發揮其致癌作用。此外,此文章也進行了生物信息學分析,發現circRNA具有miR-150-5p, miR-194-3p and miR-515- 5p 的結合位點,據報道這些miRNA調節細胞遷移能力。因此F-CircSR可以作為miRNA海綿發揮其功能。
結論:                                              
      此研究鑒定了在NSCLC細胞中SLC34A2-ROS1融合基因產生的兩個新的CircSR1(命名為F-CIRCR1和F-CIRCR2),F-CIRCR1的表達高于F-CircSR2,側翼互補序列和典型的剪接位點促進F-CIRCR1和F-CIRCR2的形成。此外,F-CircSR均促進細胞遷移。因此,此文獻不僅擴大了對腫瘤生物學中染色體易位的認識,也提供了潛在的診斷和治療生物標志物。