Nature子刊:Arraystar lncRNA芯片应用于乳腺癌研究

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      德克萨斯大学安德森癌症中心的华人学者杨柳青博士主要从事肿瘤转移及信号传导方面的基础研究。近期,杨柳青博士应用美国Arraystar公司的lncRNA芯片分析了乳腺癌组织的长链非编码RNA(lncRNA)表达情况,并且发现部分lncRNA可以直接和脂质(磷脂酰肌醇三磷酸PIP3、卵磷脂PC等)发生相互作用来调控乳腺癌发生。作者还深入解析了lncRNA LINK-A和磷脂酰肌醇三磷酸(PIP3)相互作用的分子机制,为乳腺癌的治疗提供了潜在靶点。该研究成果于2017年发表在Nature子刊Nature Cell Biology上(IF=18.699)。

Nature子刊:Arraystar lncRNA芯片应用于乳腺癌研究

研究背景

      lncRNA在调控信号传导途径中扮演着重要的角色,并且多数情况下lncRNA需要通过和蛋白相互结合来发挥功能。然而,最近研究证据表明少数lncRNA可能是依赖和脂质的相互结合来发挥作用,比如说酿酒酵母细胞膜上结合的一些lncRNA可以调控细胞膜的渗透能力;但是目前还未鉴定到可以和lncRNA直接相互结合的磷脂分子。该文章中作者目的就是鉴定和脂质相互结合的lncRNA,并详细阐述其相互结合的分子机制,以及可能的临床意义。

研究思路
      为了寻找和脂质特异性结合的lncRNA,作者从正常乳腺组织和乳腺癌组织中以及这些组织分离到的脂质组分中抽提了RNA,并借助美国Arraystar公司的human lncRNA芯片分析了这两部分lncRNA的表达水平。芯片分析结果显示差异明显的550个lncRNA中有9个指标是和脂质相关的,并且进行了qPCR验证。其中LINC01139在脂质组分中的富集程度最高,因此,作者针对lncRNA LINC01139(LINK-A)和脂质分子的相互作用展开了研究。
      通过pull down-qPCR实验,作者发现PC和PIP3 pull down下来的RNA中LINK-A的丰度比较高,并且实验证明LINK-A和PIP3的亲和力要高于PIP3和蛋白的亲和力。同时,作者还发现LINK-A促进AKT和PIP3的结合,从而激活AKT激酶,而AKT-PIP3的激活是与肿瘤的生长和转移高度相关,并且进一步讨论了LINK-A-PIP3-AKT结合的分子机制。
      最后,作者通过LOF实验验证了LINK-A的生物学功能,发现LINK-A表达水平降低会使得肿瘤的葡萄糖转运系统被阻断,肿瘤的体积变小。这就表明LINK-A是维持肿瘤细胞增殖和抗凋亡不可或缺的一个分子,同时也为乳腺癌的治疗提供了一个潜在的靶点。

技术路线

Nature子刊:Arraystar lncRNA芯片应用于乳腺癌研究

结果展示

Nature子刊:Arraystar lncRNA芯片应用于乳腺癌研究

图一鉴定和脂质分子结合的lncRNA左图是高通量筛选和脂质结合的lncRNA的实验流程,右图饼图表示和脂质结合并且异常表达的lncRNA

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图二lipid-lncRNA pull down实验富集到的9个丰度较高的lncRNA


Nature子刊:Arraystar lncRNA芯片应用于乳腺癌研究

图三LOF实验验证LINK-A对肿瘤生长的影响

研究意义
      本研究借助美国Arraystar公司的human lncRNA 芯片筛选到大量在乳腺癌组织中异常表达的lncRNA,研究表明lncRNA是通过和脂质分子结合发挥功能,并深入解析了其作用机制。另外,作者利用LNA(锁核酸)技术敲低了LINK-A的表达,发现肿瘤细胞的葡萄糖转运系统被阻断,肿瘤的增殖受到抑制,这就为乳腺癌的治疗提供了一个潜在靶点。

作者介绍
      杨柳青博士,德克萨斯大学安德森癌症中心助理教授。主要研究领域:肿瘤转移及信号转导,近年来发表SCI文章20余篇。

原文出处
The LINK-A lncRNA interacts with PtdIns(3,4,5)P3 to hyperactivate AKT and confer resistance to AKT inhibitors. Nature Cell Biology. 2017.

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