熱休克蛋白70 C末端反應蛋白對人小細胞肺癌細胞株的作用

李萌，粘婧，李德華

(1.錦州醫科大學人體解剖學教研室，遼寧 錦州 121000；2.撫順市中心醫院，遼寧 撫順 113000)

間充質-上皮轉化因子(mesenchymal-epitransition factor，MET)是一種由MET原癌基因編碼的蛋白，MET的異常活化可觸發血管生成、腫瘤生長和轉移[1-3]。Maulik等人[4]報道了在SCLC中c-MET/HGF通路的功能，并認為該通路可能成為腫瘤治療的一個新靶點。熱休克蛋白70C末端反應蛋白(CHIP)是一種u-box型E3泛素連接酶，其底物包括糖皮質激素受體、c-Raf激酶、ErbB等致癌蛋白。CHIP可以誘導其底物發生泛素化以及發生蛋白酶體降解[5]。人們發現CHIP表達上調可以抑制腫瘤的生長和轉移，在人乳腺癌和胃癌中CHIP表達水平與腫瘤惡性程度呈負相關[6]。然而，CHIP對抑制SCLC的確切作用機制尚不十分清楚。在本研究中，我們擬通過在SCLC細胞株中轉染構建CHIP表達載體，探討其是否發揮腫瘤抑制作用。

1 實驗材料和方法

1.1 實驗材料

SCLC細胞株(NCI-H69，NCI-H82，NCI-H209，NCI-H345，NCI-H526)購自上海細胞庫。MG132購置于sigma公司。DNA提純試劑盒和DNA 擴增試劑盒購置于北京天恩澤生物公司；兔抗MET、CHIP、paxillin、pAkt、ERK、FAK抗體及CCK-8試劑盒購于北京博奧森生物技術公司；pcDNA3載體、 pAcGFP1-N1載體、myc-His A載體、Taq DNA 聚合酶購于大連寶生物公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 瞬時轉染

細胞按照 1×105個/孔接種到 6孔培養板中，加入完全培養基，二氧化碳培養箱中 37 ℃過夜。2 μg 的待轉染的質粒(陰性對照載體CHIP(-)、CHIP表達載體CHIP(+)、對照載體pGFP：-和CHIP表達載體(pGFP-CHIP：+)。同時用 100 μL 的無血清培養基稀釋 5 μL 的Lipofectamine Plus轉染試劑，將以上2種溶液混勻，室溫下放置 30 min 左右。細胞培養至 80%融合時加入 1 mL 的無血清培養基，并將上述混合好的溶液逐滴加入到每孔中，輕搖混勻，二氧化碳培養箱中 37 ℃培養 24 h。將轉染液倒出，轉染細胞用MG132或等量的二甲基亞砜(DMSO)培養 3～4 d后檢測蛋白表達量。

1.2.2 質粒和小干擾RNA構建

擴增編碼全長CHIP的DNA片段，并將其亞克隆至pcDNA3和pAcGFP1-N1中。同時PCR法擴增去除TPR和U-box序列的CHIP片段，并亞克隆到pAcGFP1-N1中。同樣，MET亞克隆到pcDNA3和myc-His A中。基因沉默實驗用陰性對照CHIPsiRNA(-)和陽性CHIPsiRNA(+)轉染NCI-H69細胞。

1.2.3 免疫沉淀及免疫印跡檢測

取對數生長期的細胞，于細胞裂解液中進行細胞裂解。蛋白定量試劑盒測定蛋白濃度。以50 μg/道裂解產物上樣并進行SDS電泳，然后轉移到聚偏二氟乙烯膜上。分別和一抗(兔抗-CHIP，MET，ERK，FAK，pERK1/2，Akt，pFAK，GFP，Myc，paxillin)進行孵育，4 ℃冰箱內過夜。HRP標記的二抗室溫下孵育1 h，ECL顯像，定量分析條帶密度。免疫沉淀反應在細胞裂解物添加15 μL瓊脂糖，并在搖床上于4 ℃孵育1 h。結合蛋白經SDS-PAGE電泳，最后用免疫印跡法檢測免疫條帶。

1.2.4 細胞活力試驗

用pcDNA-CHIP(+)或pcDNA(-)空白載體轉染的NCI-H69肺癌細胞株，然后孵育48 h。之后將10 μL CCK-8試劑直接添加到培養基中，繼續在37 ℃下孵育4 h。最后測量450 nm處的吸光度值。

1.2.5 細胞凋亡檢測

用CHIP表達載體轉染NCI-H69細胞并孵育48 h。用PBS洗兩次細胞后收集細胞。將約1×105個細胞重新懸浮在含89 μL結合緩沖液，1 μL膜聯蛋白和10 μL碘化丙啶和混合溶液中，在暗室中孵育15 min。細胞懸液以5000 rpm 離心5 min，收集細胞顆粒并重新在400 μL結合緩沖液中懸浮，流式細胞術檢測細胞凋亡。

1.2.6 細胞侵襲試驗

1.5×105個細胞懸浮在含1%胎牛血清RPMI 1640中，并置于培養板的培養室中。在下層培養室用含有10%胎牛血清的RPMI 1640作為化學引誘劑。24 h后，用棉簽將濾紙上表面的細胞擦拭。將濾池下表面的細胞用甲醇固定10 min，Giemsa染色孵育3 h后，將細胞懸浮于10%醋酸溶液中，然后將相同體積的細胞混合液轉移數到96孔板中，測量560 nm處的光密度值。

1.3 統計學處理

2 結 果

2.1 SCLC細胞中MET和CHIP表達

MET在NCI-H69 SCLC細胞系中呈高表達狀態，而在NCI-H526和NCI-H345細胞系中MET表達適中，NCI-H209和NCI-H82 SCLC細胞系中MET呈低表達狀態。CHIP在NCI-H209細胞系中呈高表達，在NCI-H82和NCI-H345細胞系中表達適中，而在NCI-H69和NCI-H526細胞系中表達較弱。NCI-H69細胞系中MET和CHIP的表達呈相反趨勢，見圖1。

圖1 MET和CHIP在SCLC細胞系中的表達

2.2 CHIP調節MET誘導的信號蛋白情況

轉染pcDNA3-CHIP(+)的NCI-H69細胞株CHIP呈過表達狀態，而MET表達水平降低，見圖2A；同樣，在檢測CHIP過表達的NCI-H69中細胞骨架分子paxillin和FAK時發現，paxillin和FAK的活化程度較低，CHIP過表達導致磷酸化的paxillin和FAK水平降低，見圖2B；通過對細胞的侵襲性觀察，發現CHIP過表達的SCLC能夠穿透基質凝膠膜的細胞的數量顯著減少，見圖2C。

2.3 CHIP誘導細胞凋亡，抑制細胞生長情況

CHIP有效阻止了ERK1/2和Akt1/2的活化，見圖3A；CHIP對NCI-H69細胞生長和凋亡的影響：與轉染pcDNA3空載體的細胞相比，轉染pcDNA3CHIP的NCI-H69細胞在8 h后，NCI-H69細胞的活力明顯下降，見圖3B；CHIP對細胞凋亡的有顯著的影響：與空白對照組轉染細胞相比，轉染CHIP基因的NCI-H69細胞的凋亡水平增加了3倍(P<0.001)，見圖3C、圖3D。

2.4 CHIP與MET的相互作用免疫共沉淀結果

同時用缺少U-box域(pGFP-CHIPΔU)或缺少TPR域(pGFP-CHIPΔT)GFP標記的CHIP與Myc標記的MET(pMyc-MET)表達載體轉染NCI-H69細胞，發現在析出的MET復合體中檢測到U-box突變體，見圖4B；未檢測到TPR突變體，見圖4C，這表明CHIP與MET作用需要TPR域存在。

2.5 TPR和U-box域對于CHIP介導的MET降解作用

用Myc標記MET、GFP標記CHIP或CHIP的突變體(GFP-CHIP和GFP-CHIPΔU)共轉染 NCI-H69細胞，分析MET和GFP表達發現，所有構建物表達的蛋白量相似。與可降解MET的野生型CHIP(GFP-CHIP)相反，CHIP的突變體(GFP-CHIPΔT和GFP-CHIPΔU) 都未能檢測到降低MET蛋白表達水平。說明U-box域和TPR域在CHIP介導的MET降解過程中二者是缺一不可的，見圖5A。

2.6 CHIP與內源性MET相互作用

用對照載體(pGFP:-)或CHIP表達載體(pGFP-CHIP:+)轉染NCI-H69細胞，發現細胞CHIP過表達后，MET蛋白水平恢復正常，見圖5B；在轉染陰性對照載體(-)或CHIP表達載體(+)的NCI-H69細胞中觀察MET的聚泛素化情況，發現聚泛素化的MET表現為典型的成片條帶，CHIP過表達時條帶強度明顯增強，提示受體聚泛素化水平升高，見圖5C。

A：pcDNA3(-)空白載體和pcDNA3-CHIP轉染NCI-H69細胞48 h后，CHIP和MET表達情況。β-actin為內參；B：NCI-H69細胞p-paxillin、paxillin、p-FAK、FAK免疫印結果。β-actin為內參；C：pcDNA3(-)轉染與pcDNA3-CHIP(+)轉染的侵襲的細胞數量對比，*P<0.05

A：pAkt1/2、Akt1/2、pERK1/2、ERK1/2和CHIP免疫印跡圖，β-actin為內參。“-”= pcDNA3載體，“+”=pcDNA3-CHIP載體；B:CCK-8法檢測轉染pcDNA3空白載體和pcDNA3-CHIP載體后細胞活力；C、D：annexin-V/PI法檢測細胞凋亡

A：CHIP和MET的免疫共沉淀；B：缺乏U-box域(CHIPΔU)和MET的共免疫共沉淀；C：缺乏TPR域(CHIPΔT)和MET的免疫共沉淀。GFP：綠色熒光蛋白；IP：免疫沉淀分析；IB：免疫印跡分析

A：MET和GFP蛋白水平的免疫印跡結果；B：MG132處理細胞MET，GFP的免疫印跡結果；C：MET和泛素表達免疫印跡結果；

2.7 NCI-H69細胞內源性CHIP基因沉默后MET水平變化

陰性對照CHIPsiRNA (-)或陽性CHIPsiRNA (+)轉染NCI-H69細胞后，發現CHIP和MET表達亦呈相反關系，即：CHIP表達減少，MET表達增加，見圖6A；表明通過CHIP-siRNA基因沉默內源性CHIP蛋白可以增加內源性MET表達。MET和CHIP免疫沉淀分析結果顯示，CHIP基因沉默可誘導MET和CHIP蛋白的分解，見圖6B。

A：轉染陰性對照siRNA和CHIP siRNA后48 h，CHIP和MET表達水平；B：MET和CHIP免疫共沉淀結果

3 討 論

CHIP是一個具有U -box結構域的E3泛素連接酶，通過其TPR域可以與Hsp90和Hsp70上獨立的TPR受體位點結合，介導其他Hsp90/Hsp70受體蛋白的泛素化[6]368-377。我們發現，CHIP與MET在NCI-H69細胞和其他多個SCLC細胞系中的表達都呈反比關系。為了確定CHIP過表達是否對SCLC細胞的生長和轉移起作用，我們用CHIP轉染細胞下調MET的表達，隨后分析MET下調對SCLC細胞表型的影響。實驗中CHIP能夠特異性降低NCI-H69細胞中MET的表達水平。此外，我們還發現SCLC細胞的侵襲能力和遷移性能明顯受到細胞骨架分子paxillin和FAK的調控，這些分子的激活又受MET的調節[7]。通過CHIP介導的MET抑制，paxillin和FAK的磷酸化水平均降低，這直接影響到腫瘤細胞的侵襲性并導致其活性降低。有報道證明，MET介導的Akt1/2和ERK1/2通路是參與SCLC細胞生存、增殖和分化的主要通路[8]。我們發現CHIP過表達降低了NCI-H69細胞中Akt1/2和ERK1/2的磷酸化水平。因此，在CHIP過表達的情況下，Akt1/2或ERK1/2磷酸化和信號傳導的減少與MET誘導的降解是一致的。NCI-H69細胞中CHIP過表達導致細胞凋亡增加。

CHIP的主序列和結構顯示其具有3個域：即N端的TPR域、C端的U-box域和中間的電荷域[9]。U-box結構域與鋅指基因(really interesting new gene，RING)結構域有關，這兩個結構域都賦予E3泛素連接酶活性[10-11]。CHIP的N端TPR域可以特異性地與Hsp70、Hsp90等多個伴侶分子相結合。由于CHIP通過TPR域與Hsp90或Hsp70相互作用，我們的結果提示在CHIP誘導的MET降解過程中可能有一種伴侶分子參與其中。促進泛素連接酶活性的C-端U-box域和N端TPR域，都是CHIP介導的MET降解過程中的必需結構域，二者缺一不可。本實驗中，CHIP過表達促進了SCLC細胞株中的MET泛素化和降解。

CHIP與MET結合以及發生交互作用是需要U-box域還是TPR域。我們將GFP標記的全長CHIP(pGFP-CHIP)表達載體和Myc標記的MET (pMyc-MET)表達載體共轉染給NCI-H69細胞。同時用缺乏U-box域(pGFP-CHIPΔU)或TPR域(pGFP-CHIPΔT)的GFP標記的CHIP與Myc標記的MET(pMyc-MET)表達載體轉染NCI-H69細胞，結果發現在析出的MET復合體中檢測到U-box突變體，而未檢測到TPR突變體，這說明CHIP與MET相互作用需要TPR域的存在。我們發現CHIP的N端TPR域對MET結合和相互作用是必不可少的。