HDAC1对分娩启动前后人子宫平滑肌细胞PR影响及机制研究妇产科学专业毕业论文.docx
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HDAC1对分娩启动前后人子宫平滑肌细胞PR影响及机制研究妇产科学专业毕业论文
HDAC1对分娩启动前后人子宫平滑肌细胞PR影响及机制研究-妇产科学专业毕业论文
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第三军医大学硕士学位论文
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◇◇
图3-6RT-PCR分析HDACl.RNAi质粒转染前后HDACl、PRA、PRB表达改变HDACl.RNAi为shRNA干扰质粒转染组;vector-control为阴性对照组。
从左到右依次为HDACl的mRNA水平,PRA和PRB的mRNA水平,PRA/PRB比值。
3.2.6Westernblot检测比较转染HDACl.RNAi质粒转染前后HDACl、PRA、PRB
蛋白表达改变
以未转染质粒的原代细胞为空白对照,以空载体质粒转染细胞为阴性对照,以HDACl.RNAi质粒转染细胞作为实验组,Westernblot检测发现:
(1)PRA、PRB、HDACl蛋白在空白对照组和阴性对照组未见明显差异(图3.7)。
(2)与阴性对照组比较,实验组HDACl蛋白表达量降低,PRA蛋白表达量升高,PRB蛋白未见明显差异。
蛋白分析结果与mRNA分析结果一致(图3.7)。
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第三军医大学硕士学位论文
PRB
E至HDAClPRA
匡蔓HistoneH3
∥∥
图3.7Westernblot检测比较转染HDACl一RNAi质粒转染前后HDACl、PRA、PRB蛋白表达改变
从上到下依次为PRB、PRA、HDACl、HistoneH3的蛋白条带。
Primarycells,未做处理原代子宫平滑肌细胞为空白对照组:
vectorcontrol,空载体为阴性对照组;HDACl.RNAi,干扰质粒转染的实验组。
3.2.7RT-PCR检测HDACl过表达质粒转染前后HDACl、PRA、PRB表达改变空载体质粒转染细胞为阴性对照组,过表达质粒转染细胞作为实验组,实时荧光
定量PCR分析发现:
(1)实验组HDAClmRNA水平明显升高(P (2)与对照组比较,实验组PRA的mRNA量显著下降(P<0。 01),而PRB的mRNA水平 未见明显统计学差异(图3.8)I(3)实验组PRA/PRB的mRNA比值明显下降(图3—8)。 口VectorCOU(rO疆 , O eO O 芍》o一《Z篷基01~! -墨。 誓 O 。 ◇芦/ ∥≯’ 图3-8RT-PCR检测HDACl过表达质粒转染前后HDACl、PRA、PRB表达的改变HDACl.plasmid为HDACl过表达质粒转染组,vector-control为阴性对照组。 从左到右依次 为HDACl的mRNA水平,PRA和PRB的mRNA水平,PRA/PRB比值。 28 万方数据 第三军医大学硕士学位论文 3.2.8Westernblot检测比较转HDAC过表达质粒转染前后HDACl、PRA、PRB 表达改变 Westernblot检测发现: (1)PRA、PRB、HDACl蛋白在空白对照组和阴性对照组未见明显差异(图3—9)。 (2)与阴性对照组比较,实验组HDACl蛋白表达量升高,PRA蛋白表达量下降,PRB蛋白未见明显差异。 蛋白分析结果与mRNA分析结果一致(图3.9)。 PRB PRA E三习H。 棚区Histone H3 彬∥ 掌j梦梦 3.3讨论 近期对多种肿瘤的研究发现,表观遗传修饰可以调控PRs的表达【3l-331。 例如,乳腺癌研究显示HDACl是调控ERa表达的关键因素之一[22,23】。 本研究在组织水平发现,HDACl可能与分娩发动时PRs的差异化表达相关(详见第二章)。 为研究HDACl是否与PRs差异化表达存在关联,我们体外培养原代子宫平滑肌细胞(HUtSMCs),设计实验,展开探索。 首先,我们从妊娠子宫平滑肌组织中分离培养原代细胞,并对原代细胞进行鉴定。 结果显示,原代细胞表达子宫平滑肌细胞蛋白标志物: Calponin、0【.SMA、Vimentin和SM—MHC,表明原代HUtSMCs培养成功(图3.2、3.3)。 且蛋白标志物在原代细胞 29 万方数据 第三军医大学硕士学位论文 和妊娠子宫肌组织中表达量相近,表明体外培养的原代细胞能较好代表体内组织状态,提高体外细胞实验的可信度(图3.3)。 同时,我们通过免疫荧光技术检测到HDACl、PR、PRB三种蛋白均定位于细胞核中表达(图3.4)。 进一步,我们构建HDACl过表达质粒和干扰质粒。 通过细胞核转染仪致原代子宫平滑肌细胞胞膜、核膜暂时穿孔,质粒进入细胞内。 电转染虽具转染效率高的优点,但每次转染效率不稳定,因此我们给质粒带上GFP标签,并通过导致显微镜和流式细胞仪检测带GFP标签细胞比例,筛选转染效率60%以上的细胞批次用于后续实验(图3.5)。 克隆于干扰质粒的短发夹RNA(shRNA)通过表达短的干扰RNA,导致针对HDACl基因的特异性、长时间、稳定沉默。 克隆有HDAC合成序列的过表达载体进入细胞,致胞内HDACl水平升高。 研究以未转染质粒的原代细胞为空白对照,空载体质粒为阴性对照,干扰质粒和过表达分别为实验组。 实验结果表明: 干扰质粒转染HUtSMCs后,实验组HDACl显著 下调,同时发现PRA基因的mRNA(图3—6)和蛋白表达量(图3.7),及PRA/PRB比值均升高;过表达质粒使细胞 内HADCl显著升高后,PRA基因的mRNA(图3—8)和蛋白表达(图3—9)量,及PRA/PRB比值均显著下降;而升高或者降低细胞内HDACl,对PRB基因表达无明显影响(图3-6/7/8/9)。 本研究结果从正反两个角度说明: HDACl可以直接或者间接地调节PRA基因的表达,而对PRB基因无调控作用。 有研究称,ER阴性乳腺癌细胞中,HDAC抑制剂通过增高组蛋白H4乙酰化水平而增强PR基因表达,此种作用具有ERa依赖性【l21。 然而,本实验下调和(或)上调HDACl基因后,仅检测比较了孕激素两个受体的变化,并未对子宫平滑肌细胞内其他基因进行检测,例如,雌激素受体(ER)。 本实验亦未证实HDACl直接作用于PRA基因,或者HDACl通过与其他因子结合共同作用 于PRA基因,或者HDACl调控其他因子,例如ERa,进而间接使PRA基因发生变 化。 接下的研究我们进一步探讨HDACl通过何种机制调控PR表达。 3.4小结 本实验以胶原酶消化法分离培养原代子宫肌细胞;用免疫荧光和westernblot鉴定子宫平滑肌细胞蛋白标志物: Calponin、0c.SMA、Vimentin和SM—MHC在原代细胞中表达,表明原代HUtSMCs培养成功;设计shRNA干扰序列,构建干扰质粒;合成 HDACl序列,构建过表达质粒;电转染法使质粒进入原代子宫肌细胞沉默HDACl或过表达HDACl,检测PRs表达变化,及PRMPRB比例变化。 结果表明HDACl抑制PRA基因表达,对PRB无相同调控作用。 30 万方数据 第三军医大学硕士学位论文 第四章HDACl调控PRs的机制研究 4.1材料和方法 4.1.1主要器材及试剂 4.1.1.1实验器材 水浴箱上海精密实验设备有限公司 摇床上海精密实验设备有限公司 磁力架上海精密实验设备有限公司 超声破碎仪上海精密实验设备有限公司4.1.1.2主要实验试剂 CHIP试剂盒赛默飞世尔科技公司 蛋白酶KEpigentek 无水乙醇深圳三品科技 NaAc(5M)上海生工 PCI深圳三品科技 TEbuffer上海生工 Glycogen上海生工 甲醛深圳三品科技 CHIP—qPCR实验引物: 启动子引物: PRB上游引物: 57一ACGGGTGGAAATGCCAACT-37,PRB下游引物: 5’.GCCCTCCCTACCCCAAT-3’;PRA上游引物: 5’ .CGGTCCAGCCACATTCAAC.3’,PRA下游引物: 5’.ATAGGGGCAGAGGGAGA.3’。 4.1.2主要实验方法 4.1.2.1CHIP(染色质免疫共沉淀)分析HDACl调控PRs机制HDACl干扰质粒和HDACl过表达质粒转染后细胞分别为实验组,空载体质粒转 染后细胞作为阴性对照组。 转染效率大于60%的细胞用于CHIP实验。 质粒转染方法 如第三章所述。 (1)细胞固定 ①取实验组细胞漂洗2次,加0.25%胰酶消化细胞,待细胞由梭形变为圆形时加等 体积完全培养基中和胰酶,吹打细胞成单细胞悬液,加培养基到细胞悬液体积达8ml。 31 万方数据 第三军医大学硕士学位论文 ②向细胞悬液中加入36.5%甲醛224ul,使甲醛终浓度达1%,摇床上固定细胞10 分钟。 ③1230rmp,7分钟离心,弃上清,保留细胞沉淀。 ④加预冷PBS洗细胞沉淀2次。 ⑤弃PBS,细胞沉淀用枪头混匀,可直接进入下一步实验,亦可冻入.800C冰箱 保存。 (2)细胞超声 ①取固定后细胞,加入: 10.7个细胞+2.5mlTE(PH7.4)buffer+2.5ulinhibitors (1: 1000)+2.5ulPMSF(1mM)+25ulsodiumButyrate(5mM) ②分成lml一个EP管超声,超声条件: 中档功率,25次,每次30秒,间隔1 分钟。 ③进入下一步实验,亦可放入.800C冰箱保存 (3)CHIP ①实验组和对照组超声后样本分别: 取200ul加入HDACl抗体;取200ul加入IgG;留200ul做Input(Input目的: 1、优化PCR条件,2、作为阳性对照)。 每个EP管加 40ulDynabeadsProteinA,再加800ulPBS上下颠倒洗1次,EP管放到磁力架上2分 钟,吸去PBS,再加入超声好样本上清200ul,混匀后40C摇晃10分钟。 ②14000rpm,4。 C低温离心5分钟,保留上清。 ③每个样本1管加IgG抗体2ul,1管加HDACl抗体2ul,4。 C振荡过夜。 ④14000rpm,4。 C低温离心5分钟,将上清移入新EP管。 每管加入20ul清洗好 的DynabeadsProteinA,4。 C摇晃孵育1小时。 ⑤离心,保留沉淀。 用Dialysisbuffer洗涤沉淀后再次离心,仍然保留沉淀。 @washbuffer洗涤沉淀,离心(条件同上),弃上清。 ⑦每个样品分别用100ulEB液洗脱2次,震荡15分钟,离心(条件同上),分别 收集上清。 ⑧分别取200ul各个样本个上清,离心(条件同上),将上清收集到另一EP管。 ⑨每管上清中加入20ul5MNacl混匀,和Input样品分别65。 C孵育过夜。 (4)DNA提取纯化 ①孵育过夜样品和Input样品每EP管,加入3ul10%SDS、20ul蛋白酶K,65。 C孵育8小时。 ②每EP管加入200ulPCI,振荡30秒,离心: 65。 C,12000rmp,10分钟。 上清 32 万方数据 第三军医大学硕士学位论文 移入新管。 ③上清加20ulNaAc、lulglycogen、500ul无水乙醇,混匀,放.80。 C冷冻1小时。 ④离心30分钟,4。 C,弃上清。 ⑤70%乙醇洗一遍,离心10分钟,4。 C ⑥干燥DNA,加入20uTEbuffer溶解沉淀。 (5)RT-PCR比较实验组和对照组DNA①测定DNA浓度: NanoDrop超微量分光光度计测量DNA浓度值。 ②RT-PCR反应体系及后续步骤与第二章相同。 4.1.3统计学分析 本实验采用GraphPadPrism5软件行统计学分析。 所有实验数据均采用双尾Student’t检验,数据表示为平均值士标准偏差(SD)。 通过公式2A(Ctlp-Ctinput)№]计算ChIP实验相对富集量。 P<0.05表示差异有统计学意义。 4.2实验结果 以空载体质粒转染细胞为阴性对照,以HDACl.RNAi质粒转染细胞和HDACl过表达质粒转染细胞为实验组。 ChIP分析发现: 干扰质粒下调子宫平滑肌细胞HDACl基因表达后,HDACl蛋白在PRA启动子区富集量减少(P<0.01),而在PRB启动子区无明显变化(图4);过表达HDACl基因后,HDACl蛋白在PRA启动子区富集量增多(P<0.01),在PRB启动子区无明显变化(图4)。 提示HDACl通过与PRA启动子区结合调控PRA表达,而对PRB无明显调控作用。 1 ≮ 盖 一 《 , 菱 蠢 萋 ‘O 墨 童 盏_譬》3《焉篮譬蕾箧‘薹_爹譬量锄鬣 O 图4ChIP分析HDACl干扰质粒和过表达质粒转染子宫平滑肌细胞后HDACl蛋白在PRA、PRB启动子区富集量的变化。 HDACl.RNAi,shRNA干扰质粒转染;HDAClplasmid,HDACl 33 万方数据 第三军医大学硕士学位论文过表达质粒转染;control,为空载体质粒转染的阴性对照组。 左侧为PRA启动子区HDACl的变 化情况;右侧为PRB启动子区HDACl的变化情况。 4.3讨论 近来研究妊娠晚期子宫平滑肌组织发现,相比于PRB,PRA启动子区乙酰化水平显著升高【61,且在乳腺癌研究中显示HDACl通过结合在ER启动子区调控ER的表达 【12],这些研究数据给HDACl调控PR的机制的研究提供了方向。 我们通过CHIP技术检测HDACl蛋白与PRA、PRB基因启动子区的结合情况,探索HDACl调控PRA基因表达的机制。 CHIP技术为固定细胞保持HDACl蛋白质和DNA交联,超声破碎细胞染色质到200.500bp小片段,HDACl抗体识别HDACl蛋白,结合在磁珠上的protein A识别HDACl抗体Fc段,特异性沉淀HDACl蛋白一DNA复合物,分离蛋白和DNA, 最后行RT-qPCR分析。 研究结果显示: 干扰子宫平滑肌细胞HDACl基因表达,PRA启动子区HDACl富集量相应减少;过表达HDACl基因,HDACl蛋白在PRA启动子区富集量增加;而在PRB启动子区无相应改变(图4)。 CHIP实验结果为HDACl蛋白绑定于PRA基因启动子区调控其表达,而对PRB基因无显著调控作用提供直接证据。 综合研究结果表明,表观遗传修饰酶HDACl,通过结合到PRA基因启动子区调节其表达(图4);在分娩发动时,HDACl表达发生下调可能使组蛋白乙酰化水平升高,导致染色质结构发生改变,差异性激活PRA基因转录,进一步激活分娩相关基因组群转录,参与产程启动。 然而,引起分娩发动时HDACl下降的原因尚未阐明,HDACl与PRA启动子具体结合位点尚不清楚,仍需进一步研究。 且本研究于体外细胞上进行, 并不能完全模拟体内生理环境,因此体外细胞实验结果并不一定能完全模拟体内状态, 亦不一定能在体内发生。 总之,本研究发现HDACl与临产子宫肌层PRs差异化表达相关,并证实HDACl 结合于PRA基因启动子调控PRA表达。 初步为表观遗传修饰酶HDACl参与分娩启动提供实验数据支持。 目前还没有人HDAC的晶体结构,但有研究者从一种与人HDACl有35.2%氨基酸序列同一性的古菌中得到HDAC晶体类似物(HDLP)【34】,并且以此为基础发现许多HDAC抑制剂(HDACi)。 其中部分HDACl抑制剂已经运用于临床或者临床试验[35,36]。 我们期待随着对HDLP、HDACi深入研究,本研究为早产、过期产等分娩启动相关疾病提供治疗新措施。 万方数据 第三军医大学硕士学位论文 4.4小结 本实验以CHIP技术分析干扰组、过表达组、对照组HDACl在PRA启动子区、PRB启动子区的富集情况,见: 干扰组PRA启动子区HDACl富集量减少,PRB启动子区富集量无变化;过表达组PRA启动子区HDACl富集量增多,PRB启动子区富集量无变化。 提示HDACl通过与PRA启动子区结合调控PRA表达,对PRB无明显调控作用。 35 万方数据 第三军医大学硕士学位论文 全文总结 1、临产组孕妇子宫肌层孕激素受体亚型A表达升高,孕激素受体A和B比值升高,表明孕激素受体亚型A增加和PRs亚型比值失调是“功能性孕激素撤退”重要机制。 2、临产组伴随着PRA表达的升高,HDACl显著下降,表明HDACl可能参与分 娩发动时PRA的调控。 3、干扰HDACl后原代子宫肌细胞PRA基因表达上调,过表达HDACl后,PRA 表达下调,说明HDACl可以直接或间接调控PRA的表达,而对PRB无调控作用。 4、干扰HDACl基因表达后,HDACl蛋白在PRA启动子区富集量减少,过表达HDACl后,HDACl蛋白在PRA启动子区富集量升高,PRB启动子区无显著变化,表明HDACl蛋白通过绑定于PRA启动子区调控PRA表达,HDACl对PRB基因无相同调控作用。 综上所述,HDACl可以调控PRA基因表达,可能通过表观修饰PRA基因而参与“孕激素功能性撤退”机制。 本实验不仅初步研究了分娩子宫PRs差异化表达的机制,而且为表观遗传学参与启动分娩提供实验数据支持。 36 万方数据 第三军医大学硕士学位论文 参考文献 [1]CsapoA.Progesteroneblock.TheAmericanjoumalofanatomy1956;98: 273.91. 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