内源性tRF分子通过YBX1介导的机制抑制乳腺癌发展
栏目:最新研究动态 发布时间:2017-08-09
高度转移性乳腺癌细胞通过抑制这些tRFs的感应拮抗其抗肿瘤功能。在癌症转移过程细胞遇到的主要刺激是低氧环境.....

内源性 tRF 分子通过 YBX1 介导的机制抑制乳腺癌发展

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在应激压力情况下 tRNA 可以分解成 tRFs 。在本篇报道中作者发现 Glu/Asp/Gly/Tyr tRNAs 均可以生成一系列的 tRFs ,它们与致癌基因 3 UTR 竞争性结合 YBX1 蛋白 , 降低了多个乳腺癌致癌转录本的稳定性。这种转录后的沉默模式具序列特异性,这些片段有共同序列区域与 YBX1 识别序列相结合。作者开展一系列功能性实验验证 tRFs 抑制乳腺癌细胞的增殖。 YBX1 本身的功能是使致癌转录本的稳定性增加,癌症基因蛋白表达水平增强。这种 tRFs 产生的竞争性置换抑制其稳定性和表达,也就抑制了癌症转移。

高度转移性乳腺癌细胞通过抑制这些 tRFs 的感应拮抗其抗肿瘤功能。在癌症转移过程细胞遇到的主要刺激是低氧环境,这时刺激产生的 tRF 可以抑制癌症转移。 YBX1 是功能强大的 RNA 结合蛋白,涉及到很多关键性细胞途径,它的基因失活导致胚胎死亡。通过 CLIP 分析其结合分子,作者发现 tRFs 结合 YBX1 并且取代了一系列致癌转录本,因此抑制了 YBX1 的蛋白活性。

结果:

癌症细胞在增殖过程中会遇到各种各样的应激环境,主要的压力就是低氧环境。肿瘤细胞利用许多调节系统来抵抗压力带来的的影响。作者开展乳腺癌细胞 smRNA 测序。结果发现相当大的一部分小 RNA 序列来自于 tRNA

tRF 分子来源于剪切的 tRNA ,这类小 RNA 片段可以在细菌,酵母和哺乳动物的正常和应激条件下中检测到。 1977 年左右首次在癌症病人尿液中发现并报道,当时被视作致癌分子。 RNA 测序结果显示低氧情况下乳腺癌细胞系 MDA tRFs 含量增加,但是在另一种高度转移性乳腺癌细胞系 MDA-LM2 没有出现这种现象。这说明高度转移的癌细胞抑制这种低氧状态下的上调。低氧诱导型 tRFs 序列分析显示一段共有序列的显著富集现象 ( 1A) 。这种富集现象没有在高度转移类 LM2 中呈现。推测这些共有序列是反式作用因子与小 RNA 的结合位点。例如 tRNA Glu 产生的 tRF 在低氧环境 MDA 细胞中显著上调,并且具有上述特征(图 B smRNA 测序)。作者开展 RNA pull-down 实验, 21-nt 3′ 生物素化的寡核苷酸的一段确定的序列被固定在链霉亲和素磁珠上,用于结合与 tRF 相互作用的蛋白复合物。基因集富集分析说明,其结合蛋白属于核糖核蛋白复合体和压力颗粒复合物 ( 1C) YBX1 与上述两种蛋白家族均相关。因此深入研究 YBX1 蛋白,开展 CO-IP 实验,检测 YBX1 与转染的 3 ‘生物素化 tRF 类似物的结合情况,同时开展内源性 YBX1 tRF 类似物检测实验(图 1D 1E ),结果均证实二者的结合关系。

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tRFs YBX1 特异结合

YBX1 是一种多功能 RNA 结合蛋白,是 Y-BOX 结合蛋白家族的一员,应用在 RNA 各个方面的功能。 YBX1 RNA 转译和稳定性的调节因子,参与 tiRNA 核糖体介导的核糖体活性抑制。对 YBX1 CLIP 分析,高通量测序结果显示 4000 多个内源性转录本与 YBX1 结合。大部分与 YBX1 的结合位点在 3 UTR 和外显子,少部分是在 5 UTR 和内含子结合(图 2A )。大部分 YBX1 结合的转录本都过度表达,激活相关通路,包括 RNA 加工、转换、细胞周期、葡萄糖代谢、纺锤结构,及其他的关键信号和压力应激反应。 YBX1 调节子的广度和多样性说明其对 RNA 体内的平衡和增殖,及对细胞应对内外压力很重要。

CLIP 实验的高通量测序结果发现 YBX1 与细胞中 tRF 的一个特殊的子集结合。 GLy Asp 在细胞中均低表达但是与 YBX1 大量结合,而 Lys ,和 ,Ser 是体内高表达但是不与 YBX1 结合。 SmRNA CLIP 实验对比展示 MDA 细胞中 tRF 位置和丰度。结果说明 tRF YBX1 的相互作用不是细胞中简单的 tRF 丰度问题, YBX1 的结合是特异性的而并非取决于表达丰度。 转录组分析 MDA 细胞系在低氧情况下,含有 YBX1 的细胞系显著上调表达。这说明 Trf 参与低氧诱导, YBX1 介导的转录后调节 ( 2D) 。高度转移的 MDA-LM2 细胞并没有表现出 YBX1- 依赖低氧情况下的下调基因富集。因为 YBX1 没在 MDA-LM2 细胞系中表现出明显的变化,因此推测增加的富集是 TRF 产生的,因为它在低转移癌症细胞中富集。
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