Effect of Transferrin Receptor on Autophagy of Cervical Cancer Cells
Objective: To investigate the effects of knockdown of transferrin receptor on proliferation, migration and autophagy of Hela cells of cervical cancer, and to study of possible molecular mechanisms. Methods: Lentiviral construction of knockdown TFRC cervical cancer cell lines, and were divided into the blank control group, TFRC knock-down negative control group, TFRC knock-down group. The expression of target gene TFRC, autophagy-related proteins Beclin-1, P62, LC3, and extracellular signal-regulated kinase/protein kinase B/mammalian target of rapamycin (ERK/AKT/mTOR) signaling pathway-related proteins was detected by Western blotting. The activities of cells in various group were detected by CCK-8 assay. Cell cycle distributions in various group were detected by flow cytometry. Cell migration abilities in various group were detected by cell scratch assay. Observation cellular autophagic vesicles in various group by electron microscopy. Results: Compared with the blank control group, the protein expression levels of autophagy-related proteins Beclin-1 and LC3 in cervical cancer cells in TFRC knock-down group decreased (P < 0.05), the protein expression levels of P62 increased (P < 0.05). The protein expression levels of p-ERK, p-AKT, p-mTOR increased (P < 0.01). The proliferation ability of the cells decreased (P < 0.05), cell migration capacity decreased (P < 0.01), arrest the cell cycle in G2/M phase (P < 0.01). Conclusions: Knockdown of transferrin receptor (TFRC) may inhibit autophagy of cervical cancer cells by suppressing the ERK/AKT/mTOR signaling pathway, which in turn inhibits their proliferation and migration.
Cervical Cancer
宫颈癌(Cervical Cancer, CC)是中低收入国家中女性癌症死亡的主要原因,尽管同步放化疗是治疗晚期宫颈癌常规的治疗方式,但宫颈癌相关死亡率仍然很高
宫颈癌细胞系HeLa (由青岛市市立医院细胞移植重点实验室提供),胎牛血清(FBS)和细胞培养基(DMEM)购自大连美仑生物有限公司,BCA试剂盒购自上海爱必信生物科技有限公司,TFRC抗体、Beclin-1抗体、P62/SQSTM1抗体购自武汉三鹰生物技术有限公司,ERK抗体、p-ERK抗体、AKT抗体、p-AKT抗体,mTOR抗体、p-mTOR抗体、LC3B抗体、GAPDH抗体购自上海艾比玛特医药科技有限公司,细胞周期检测试剂盒购自上海碧云天生物技术有限公司,小干扰siRNA购自广州市锐博生物科技有限公司,转染试剂Lipofectamine2000购自赛默飞世尔科技中国公司,慢病毒购自上海吉凯基因科技有限公司。
将宫颈癌细胞系HeLa放置在含有10% FBS和1%双抗(青霉素和链霉素)的DMEM中,37℃,5% CO2,饱和湿度培养,待细胞密度达到对数生长期时按1:2传代及用于后续实验。由锐博生物科技有限公司设计siRNA三个敲低位点;通过上海吉凯基因科技有限公司将敲低效率最高位点构建成敲低TFRC的慢病毒,用于感染细胞。感染后,用嘌呤霉素筛选细胞,获得敲低TFRC的稳转株。将细胞分为空白对照组、TFRC敲低阴性对照组、TFRC敲低组。
将各组宫颈癌细胞(约5 × 103个/孔)接种于96孔板,每组设6个复孔。细胞贴壁后培养基继续培养24、48、72 h,根据CCK-8试剂操作说明,每孔加入CCK8试剂10 ul,培养箱孵育1.5 h。在波长450 nm下,用酶标仪测定在450 nm处的吸光度,每组去掉一个最大值、一个最小值,其余四孔取平均值,计算相对细胞活力。
收集各组宫颈癌细胞约2 × 105个,用预冷的PBS洗涤、离心后弃上清,将细胞加入1 ml预冷的70%乙醇中,吹打混匀,4℃固定2小时。固定好的细胞再次清洗、离心后弃去上清,加入配置好的碘化丙啶染色液中37℃避光温浴30分钟。用流式细胞仪在激发波长488 nm波长处检测红色荧光,同时检测光散射情况。采用modfit软件进行分析。
将各组宫颈癌细胞密度培养至为90%以上时,加入RIPA中效裂解液和蛋白酶抑制剂后充分裂解,于4℃离心机中12,000 g离心7 min,取上清,用BCA法检测蛋白浓度,于剩余上清内加入约1/4体积的5×上样缓冲液与其混合均匀,100℃变性5 min。根据测得的蛋白浓度,进行电泳。电泳结束后,转移至PVDF膜上。用含5%脱脂奶粉的TBST液中室温封闭2 h,TBST洗膜10 min × 3次,分别孵育TFRC (1:1500)、ERK (1:1000)、P-ERK (1:1000)、AKT (1:1000)、p-AKT (1:1000)、m-TOR (1:1000)、p-mTOR (1:1000)、Beclin-1 (1:1000)、P62 (1:1000)、LC3(1:1000)和GAPDH (1:4000)一抗,置于4℃冰箱中过夜。室温孵育兔/鼠二抗(1:8000) 1 h,清洗后用ECL化学发光法显影。用GAPDH作为内参,Image J软件分析蛋白条带的灰度值,Graphpad Prism 8.0软件计算各蛋白的相对表达量。
本研究采用Graphpad Prism 8.0软件分析数据,所有数据均采用均值 ± 标准差( ),多组间差异采用单因素方差分析,两组间差异比较采用t检验,以P < 0.05为差异有统计学意义。
Western Blot结果显示,TFRC敲低组TFRC蛋白表达量(0.1153 ± 0.01471),明显低于TFRC敲低阴性对照组(0.9364 ± 0.01508),差异有统计学意义(t = 67.53, P < 0.01)。TFRC敲低组自噬相关蛋白Beclin-1蛋白表达量(0.5602 ± 0.02051)、LC3II/LC3I蛋白表达量(0.5482 ± 0.02462)较TFRC阴性对照组(0.9030 ± 0.09905)、(0.9286 ± 0.03370)表达降低,P62蛋白表达量(1.111 ± 0.02134))较TFRC阴性对照组(0.9204 ± 0.04766)表达升高,差异均有统计学意义(t = 5.885, P < 0.05; t = 6.305, P < 0.05; t = 15.79, P < 0.01) (见
图1. 各组细胞中TFRC及自噬相关蛋白表达
通过CCK8实验检测各组细胞的增殖能力,结果表明,TFRC敲低组细胞吸光值在24 h (0.2580 ± 0.01473)、48 h (0.4793 ± 0.02084)和72 h (0.7593 ± 0.05652)均小于阴性对照组(24 h: 0.3550 ± 0.03291; 48 h: 0.06957 ± 0.0076; 72 h: 1.057 ± 0.177),差异均有统计学意义(t = 4.660, P < 0.05; t = 16.90, P < 0.01; t = 5.181, P < 0.01),而空白对照组和阴性对照组比较差异无统计学意义(t = 0.059, P > 0.05; t = 2.026, P > 0.05; t = 0.563, P > 0.05)。通过时间曲线(0、24、48 h和72 h)发现,敲低TFRC对抑制宫颈癌细胞的增殖能力呈现时间依赖性(见
通过细胞划痕实验表明,TFRC敲低组细胞迁移率在处理24 h和48小时后分别为(20.39 ± 2.124)%、(42.59 ± 1.993)%,与阴性对照组相比(39.09 ± 1.257)%、(54.47 ± 2.33)%明显降低,差异均有统计学意义(t = 4.614, P < 0.01; t = 0.6.802, P > 0.05)。而空白对照组和TFRC敲低阴性对照组比较差异无统计学意义(t = 0.798, P > 0.05; t = 0.580, P > 0.05) (见
图3. TFRC促进宫颈癌细胞迁移
通过流式细胞术检测细胞周期表明,TFRC敲低组G0/G1期细胞比例为(36.44 ± 1.195)%,较阴性对照组(52.34 ± 0.9878)%显著降低,G2/M期细胞比例(33.54 ± 1.087)%,较阴性对照组(17.07 ± 0.5315)%显著升高,差异均有统计学意义(t = 17.75, P < 0.01; t = 23.57, P < 0.01) (见
图4. TFRC对宫颈癌细胞周期的影响
Western Blot结果显示,TFRC敲低组磷酸化ERK (p-ERK)、磷酸化AKT (p-AKT)、磷酸化m-TOR (p-mTOR)蛋白表达量分别为(0.4528 ± 0.01231)、(0.7491 ± 0.02534)、(0.7645 ± 0.03308),与阴性对照组相比(1.048 ± 0.01587)、(1.054 ± 0.02285)、(1.094 ± 0.01587)表达水平明显降低,差异均有统计学意义(t = 36.95, P < 0.01; t = 15.45, P < 0.01; t = 15.54, P < 0.01)。总蛋白ERK、AKT、mTOR的表达量基本不变(见
图5. 各组细胞中ERK/AKT/mTOR蛋白表达
宫颈癌是全球常见的妇科恶性肿瘤,其发病率和死亡率位于女性恶性肿瘤前列
自噬是维持细胞和生物体稳态的核心分子途径,几乎存在于所有真核细胞中。自噬参与生长发育调节、维持干细胞自我更新潜力和细胞分化
AKT/mTOR信号通路和MAPK/ERK通路都参与调节包括自噬、细胞周期调节、癌细胞的增殖、侵袭、迁移和凋亡等多个细胞过程
综上所述,TFRC是宫颈癌细胞的促进因子,敲低TFRC可以抑制宫颈癌细胞自噬,进而抑制其增殖、迁移,为靶向TFRC联合自噬治疗宫颈癌提供新方向。但本研究仍不全面,还需加入相关通路激动剂来观察细胞功能及自噬相关蛋白表达变化,进一步完善其分子机制。
青岛市市南区科技计划项目(2020-2-019-YY)。
*通讯作者。