生物芯片點(diǎn)樣儀和掃描儀助EZH2基因在肺癌發(fā)生機(jī)制中的研究

EZH2（Enhancer of Zeste Homolog 2）是PRC2（Polycomb Repressive Complex 2，多梳抑制復(fù)合體2）的一個亞基，可對催化組蛋白H3的27位賴氨酸K27進(jìn)行甲基化修飾，具有轉(zhuǎn)錄抑制的作用。目前相當(dāng)比例的非小細(xì)胞肺癌臨床病患中出現(xiàn)了EZH2過表達(dá)的情況，一些研究也證實(shí)了EZH2 驅(qū)動的癌細(xì)胞代謝重編程可誘發(fā)腫瘤發(fā)生和惡化。然而現(xiàn)有研究多基于2D細(xì)胞培養(yǎng)模型而非3D立體結(jié)構(gòu)，無法充分評估腫瘤微環(huán)境的各種影響。

美國肯塔基大學(xué)環(huán)境與系統(tǒng)生物化學(xué)中心的研究團(tuán)隊(duì)于2023年11月在《The Journal of Biological Chemistry》雜志發(fā)表了文章《Metabolic reprogramming driven by EZH2 inhibition depends on cell–matrix interactions》。在該項(xiàng)研究中，作者利用A549細(xì)胞分別構(gòu)建2D和3D細(xì)胞模型，并轉(zhuǎn)染病毒knock down EZH2基因，對細(xì)胞在降低EZH2基因表達(dá)水平后在不同模型中的差異評估。

1.在A549細(xì)胞中轉(zhuǎn)染 shGFP、A6 或 A9 病毒，構(gòu)建EZH2 knock down細(xì)胞（shGFP為對照組，A6或A9為knock down（kd）組）。

2.構(gòu)建細(xì)胞模型：水凝膠中構(gòu)建EZH2 kd的3D細(xì)胞模型 ，液體培養(yǎng)基構(gòu)建貼壁2D細(xì)胞模型。
3.免疫熒光染色和同位素示蹤法評估細(xì)胞生長情況。

4.裂解、提取細(xì)胞蛋白，使用Arrayjet 生物芯片點(diǎn)樣儀點(diǎn)印在硝酸纖維素玻片上，制成反向蛋白陣列（RPPA）芯片，封閉后用染色試劑雜交。通過法國Innopsys公司的innoScan 710 AL生物芯片掃描儀獲取雜交后的芯片數(shù)據(jù)，用Innopsys的Mapix軟件分析結(jié)果。

1.EZH2 kd 對2D 模型中細(xì)胞侵襲能力的影響較��；而在3D 球體模型中， EZH2 kd則能夠顯著降低細(xì)胞的侵襲能力。

2.EZH2 kd在3D細(xì)胞模型中抑制糖酵解過程，并增強(qiáng)克雷布斯循環(huán)循環(huán)和γ-氨基丁酸代謝，但在 2D 細(xì)胞模型中無顯著效果。（圖1）

3.EZH2 kd在3D細(xì)胞模型中會引起磷酸戊糖途徑和嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成，但在2D模型中無明顯類似效果。

4.總體上，EZH2 kd會抑制2D肺癌細(xì)胞生長，但對于3D球狀細(xì)胞生長卻具有相反作用。

圖1 EZH2  knock down在3D細(xì)胞球模型中增強(qiáng)克雷布斯循環(huán)循環(huán)和γ-氨基丁酸代謝，抑制糖酵解過程，但對于2D細(xì)胞模型無明顯效果

 

本研究說明，EZH2 對 A549 細(xì)胞的生長及相關(guān)中央代謝網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)程度取決于細(xì)胞-細(xì)胞和細(xì)胞-基質(zhì)的相互作用。與2D細(xì)胞模型相比，EZH2抑制了在 3D 球狀體中引發(fā)的克雷布斯循環(huán)循環(huán)、γ-氨基丁酸代謝和嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成，這與它在 3D 球狀體中的最終觀察結(jié)果一致。因此EZH2不僅通過已知的甲基化方式沉默基因，而且也通過改變細(xì)胞外基質(zhì)和調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境來影響癌癥發(fā)展，需要在未來的研究中予以重視。 

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