文章導(dǎo)讀
環(huán)狀RNA作為最新發(fā)現(xiàn)的RNA分子,從誕生之日起就是光環(huán)加身,屢屢登上Science、Nature、Cell等高分期刊。近期發(fā)表的《2019研究前沿》中,“環(huán)狀RNA作為癌癥新的生物標(biāo)志物”成為生物科學(xué)領(lǐng)域6個新興前沿之一。2019年環(huán)狀RNA共發(fā)表SCI論文885篇,較2018年增長約20%,其中大于10分的文章約60篇,是2018年的3倍左右。2019年關(guān)于環(huán)狀RNA的國自然審批金額高達(dá)8000多萬,環(huán)狀RNA的火熱程度可想而知。
近期國際頂級雜志Cancer Cell上再次刊登了關(guān)于環(huán)狀RNA研究,來自瓦倫西亞大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究開發(fā)了一種有效阻斷黑色素瘤發(fā)生轉(zhuǎn)移的新方法;文章中,研究人員發(fā)現(xiàn)環(huán)狀RNA-CDR1as可結(jié)合IGF2BP3,CDR1as表達(dá)降低后可釋放IGF2BP3,改變一些靶基因的表達(dá)狀態(tài),參與黑色素瘤的遷移侵襲及GPX4藥物敏感性,環(huán)狀RNA-CDR1as有望成為新型癌癥生物標(biāo)志物從而幫助開發(fā)新型抗癌療法。下面小編和大家一起解讀這篇23分的高分文章。
原文鏈接:Epigenetic Silencing of CDR1as Drives IGF2BP3-Mediated Melanoma Invasion and Metastasis
發(fā)表期刊:Cancer Cell
影響因子:23.916
發(fā)表日期:20200113
運用技術(shù):全轉(zhuǎn)錄組測序、RIP-seq(云序提供以上服務(wù))
文章內(nèi)容
1.circRNA測序分析揭示了CDR1影響黑色素瘤發(fā)生發(fā)展
作者分析了4例黑色素瘤細(xì)胞和10例短培養(yǎng)黑色素瘤細(xì)胞(STCs)的
全轉(zhuǎn)錄組測序(云序提供此服務(wù))數(shù)據(jù),共發(fā)現(xiàn)7,849個環(huán)狀RNA,其中上調(diào)116個,下調(diào)572個。重要的癌癥相關(guān)的環(huán)狀RNA--CDR1as,它的成環(huán)比例比預(yù)期的要低,10例STCs中6例檢測不到CDR1as,作者發(fā)現(xiàn)另外的4例是從黑色素瘤腦轉(zhuǎn)移的病灶分離的,懷疑是由于分離的標(biāo)本中摻雜了膠質(zhì)細(xì)胞的緣故。黑色素瘤的細(xì)胞系中CDR1as的表達(dá)也降低。進(jìn)一步分析表明相對于初發(fā)的患者,高轉(zhuǎn)移侵襲的黑色素瘤標(biāo)本中CDR1as的表達(dá)顯著降低。生存分析表明,CDR1as的低表達(dá)與患者的不良預(yù)后相關(guān)。這些現(xiàn)象表明,環(huán)狀CDR1as與黑色素瘤的發(fā)生發(fā)展相關(guān)。
圖1 環(huán)狀CDR1as在黑色素瘤中低表達(dá)
2. 環(huán)狀CDR1as與黑色素瘤侵襲相關(guān)
為了探索環(huán)狀CDR1as在黑色素瘤中的功能,作者沉默環(huán)狀CDR1as后檢測黑色素瘤細(xì)胞的表型。結(jié)果顯示在高表達(dá)CDR1as的黑色素瘤細(xì)胞(WM278和WM115)中干擾CDR1as并不能顯著影響細(xì)胞增殖,但可以顯著提高細(xì)胞侵襲能力。在低表達(dá)LINC00632/CDR1as的細(xì)胞(SK-MEL-28 和 501MEL)中,干擾CDR1as對侵襲表型沒有影響。在SK-MEL-28 和 501MEL細(xì)胞中過表達(dá)CDR1as能降低侵襲性,體內(nèi)成瘤實驗也表明,干擾CDR1as并不顯著改變腫瘤大小和生長速度,但可以顯著提高肺轉(zhuǎn)移比例。
圖2 環(huán)狀CDR1as與黑色素瘤侵襲相關(guān)
3. 環(huán)狀CDR1as的生成調(diào)控
早期曾有報道發(fā)現(xiàn)CDR1as來自于非編碼RNA--LINC00632的基因內(nèi)部。本文作者進(jìn)一步驗證了這個假設(shè),并證明CDR1as的表達(dá)與LINC00632高度相關(guān)。利用SAM CRISPR/Cas9技術(shù)增強LINC00632的表達(dá)后,CDR1as的數(shù)目也會增加。這些數(shù)據(jù)均證實了之前的報道,即CDR1as來源于LINC00632。miR-671-5p可通過RNAi機(jī)制促進(jìn)CDR1as的降解,但還沒有報道表明LINC00632是miR-671-5p的作用底物,因此作者分析了黑色素瘤組織和細(xì)胞中三者的表達(dá)關(guān)系,結(jié)果表明在病人組織和細(xì)胞中miR-671-5p與CDR1as的表達(dá)相關(guān)性較弱。過表達(dá)miR-671-5p可降低CDR1as的表達(dá),但不影響LINC00632的表達(dá),而敲降miR-671-5p并不能使得CDR1as表達(dá)值恢復(fù)。綜上,黑色素瘤中CDR1as的表達(dá)似乎并非由miR-671-5p的調(diào)控實現(xiàn),更可能是由于CDR1as的來源基因LINC00632表達(dá)的影響造成的。
圖3 環(huán)狀CDR1as的表達(dá)主要受來源基因LINC00632表達(dá)的影響
4. IGF2BP3與CDR1as相互作用介導(dǎo)黑色素瘤的侵襲
為揭示CDR1as在黑色素瘤中的作用機(jī)制,作者首先思考了CDR1as可能的相互作用蛋白。作者首先從CLIP-seq的在線數(shù)據(jù)中分析了可能的結(jié)合蛋白,并從中發(fā)現(xiàn)了IGF2BP家族蛋白存在與CDR1as相互作用的證據(jù)。為進(jìn)一步驗證,作者進(jìn)行了
RIP-seq(云序提供此服務(wù)),發(fā)現(xiàn)IGF2BP3對CDR1as的富集作用最強,并且對LINC00632的結(jié)合不高,說明IGF2BP3具有特異性結(jié)合CDR1as的作用。干擾IGF2BP3可挽救由于CDR1as缺失導(dǎo)致的侵襲增強現(xiàn)象。
CDR1as干擾前后IGF2BP3結(jié)合的靶分子種類沒有太明顯的改變,但CDR1as干擾后變化顯著的基因更傾向于富集到IGF2BP3結(jié)合的靶分子列表中。為進(jìn)一步分析這些基因?qū)DR1as敲降后促進(jìn)侵襲的表型的關(guān)系,作者進(jìn)行了小規(guī)模RNA干擾文庫的分析,針對CDR1as干擾后表達(dá)會增高的9種基因進(jìn)行RNAi文庫分析,其中6 種基因能顯著逆轉(zhuǎn)因干擾CDR1as導(dǎo)致的侵襲增加。其中SNAI2 和MEF2C在CDR1as干擾后的表達(dá)增高是由IGF2BP3介導(dǎo)的。
圖4 IGF2BP3與CDR1as相互作用介導(dǎo)黑色素瘤的侵襲
5. CDR1as表達(dá)狀態(tài)與GPX4抑制劑敏感性相關(guān)
最后,為分析CDR1as表達(dá)狀態(tài)與黑色素瘤中藥物敏感性和基因型的相關(guān)性,作者對不同數(shù)據(jù)庫進(jìn)行挖掘,并根據(jù)CDR1as表達(dá)狀態(tài)進(jìn)行了分組,分別為高、中和低表達(dá)三組。作者發(fā)現(xiàn)低表達(dá)CDR1as 組的細(xì)胞對多種MAPK通路的抑制劑更敏感,而CDR1as高表達(dá)組中對BRAF抑制劑的不敏感性。同樣,高表達(dá)CDR1as組的細(xì)胞也對GPX4抑制劑更敏感。數(shù)據(jù)庫分析表明,黑色素瘤中GPX4抑制劑的敏感性與MITF / AXL基因的表達(dá)情況有關(guān)。作者分析發(fā)現(xiàn)CDR1as高表達(dá)的細(xì)胞傾向于表現(xiàn)出MITF低表達(dá)和AXL高表達(dá),而CDR1as低表達(dá)的細(xì)胞傾向于表現(xiàn)出MITF高表達(dá)和AXL低表達(dá)。實驗結(jié)果也表明CDR1as表達(dá)狀態(tài)與GPX4抑制劑敏感性相關(guān),低表達(dá)CDR1as組的細(xì)胞對GPX4抑制劑更敏感。然而在高表達(dá)CDR1as的細(xì)胞中干擾CDR1as后并不能提高對GPX4的敏感性,說明CDR1as可作為黑色素瘤對GPX4抑制劑敏感性的指標(biāo),但并非該藥物發(fā)揮功能的關(guān)鍵因素。
圖5 CDR1as表達(dá)狀態(tài)與GPX4抑制劑敏感性相關(guān)
總結(jié):
腫瘤轉(zhuǎn)移是癌癥患者死亡的主要原因。了解和探究腫瘤轉(zhuǎn)移擴(kuò)散的機(jī)制,將會揭示重要的腫瘤發(fā)生發(fā)展生物學(xué)過程,進(jìn)而為臨床提供新的治療方向和靶點。本文作者以黑色素瘤為模型,通過
全轉(zhuǎn)錄組測序和RIP-seq等技術(shù)(云序提供以上服務(wù))研究了環(huán)狀RNA--CDR1as在腫瘤轉(zhuǎn)移中的作用。作者發(fā)現(xiàn)CDR1as的生成主要受其來源的長鏈非編碼RNA--LINC00632的表達(dá)影響,并通過IGF2BP3蛋白介導(dǎo)的機(jī)制促進(jìn)黑色素瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移。此外,CDR1as表達(dá)狀態(tài)與GPX4抑制劑敏感性相關(guān)。本文的研究揭示了CDR1as的功能、預(yù)后和預(yù)測作用,并揭示了環(huán)狀RNAs在轉(zhuǎn)移中的關(guān)鍵作用。
圖6環(huán)狀CDR1as通過 IGF2BP3蛋白介導(dǎo)機(jī)制促進(jìn)黑色素瘤的轉(zhuǎn)移
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