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Lei,迈克尔·j . Hitchler Wenqing太阳,Ehab h . Sarsour Prabhat c .他,:阿洛伊修斯j . Klingelhutz弗雷德里克·e·Domann, ”AP-2抑制原癌基因诱导氧化应激和细胞凋亡在HaCaT人类角质细胞”,肿瘤学杂志, 卷。2009年, 文章的ID780874年, 9 页面, 2009年。 https://doi.org/10.1155/2009/780874
AP-2抑制原癌基因诱导氧化应激和细胞凋亡在HaCaT人类角质细胞
文摘
AP-2和原癌基因是重要的转录因子参与多种细胞过程。他们每个人都显示出矛盾的能力,刺激细胞增殖和细胞凋亡在不同条件下。在目前的研究中我们发现,原癌基因的过度表达与活性氧积累(ROS)和人类角质细胞凋亡,这两个被显著地抑制co-expression AP-2。AP-2对原癌基因活性的影响在几个水平。首先,AP-2和原癌基因被证实在蛋白质水平(如前所述)进行交互。此外,强制表达AP-2原癌基因的信使rna和蛋白质水平显著降低稳态。这些发现表明AP-2可能有直接的影响原癌基因基因。染色质免疫沉淀反应化验证明AP-2蛋白质绑定到一个集群AP-2结合位点位于上游2 kb监管区域原癌基因这些结果表明,负调节AP-2原癌基因活动是通过绑定的AP-2蛋白质原癌基因基因。AP-2的影响在表皮角化细胞原癌基因诱导活性氧积累和细胞凋亡可能扮演重要的角色在细胞生长,分化和皮肤的致癌作用。
1。介绍
原癌基因蛋白,编码原癌基因基因,是一个核磷。这种蛋白质属于helix-loop-helix /亮氨酸拉链(通过/ LZ)家族的转录因子(包括原癌基因、N-MYC L-MYC, S -和B-MYC)和识别E-box序列包含中央CAC (G / a) TG序列(1]。尽管其精确的细胞功能保持神秘,很明显,原癌基因在某种程度上起着至关重要的作用在细胞增殖和分化2]。例如,原癌基因诱导足以驱动静止细胞进入细胞周期,而抑制原癌基因可以阻止促有丝分裂的信号,促进细胞分化[3]。一个著名的人类疾病,包括原癌基因是人类的伯基特淋巴瘤(4),原癌基因从染色体易位染色体8到三种含有抗体编码基因的转录激活那些强大的淋巴细胞特定的启动子。基因扩增是另一个机制,导致原癌基因的过度表达(5]。最近,过度和放松管制的原癌基因在许多其他类型的肿瘤已经证明(6]。与其他产品原癌基因,原癌基因水平在不同肿瘤类型范围从低于正常细胞的起源显著增加(7]。所以放松管制,而不是简单地放大,通常被认为是原癌基因造成的致癌作用的关键。除了促进细胞增殖,原癌基因还显示诱导细胞死亡的能力(8,9]。在高水平的表达,原癌基因不能只有使敏感细胞细胞死亡,但也会影响邻近的细胞(10,11]。细胞凋亡诱导的原癌基因被证明取决于信号通过FasL / Fas通路在T细胞(12),增加细胞自由基水平(13),可以依赖于p53或者p53独立(14]。
原癌基因的确切机制介导其对细胞命运的不同影响是未知的。一种可能性是,原癌基因功能作为一个经典的转录因子的形成与马克斯或疯狂的形成和结合E箱相关元素(15]。另一个是原癌基因之间的相互作用与其他蛋白质已主要通过其映射到发生c端区域(CTR)和n端区域。的最惠国待遇蛋白质鉴定中直接与原癌基因,转录因子AP-2(TFAP2A) [2,16)已被证明有一个类似的模式生物行为的原癌基因。
AP-2是一个转录因子家族,包括五名成员:AP-2,AP-2,AP-2,AP-2最近,AP-2识别。所有AP-2家庭成员共享一个共同的蛋白质结构,包括DNA结合域,二聚作用域和transactivating域(17]。这些转录因子调控基因的表达参与广泛的重要的生物功能,包括细胞增殖、分化和致癌作用。AP-2曾被证明与原癌基因的BR /通过/ LZ域通过c端域AP-2氨基酸(204 - 437)和阻止原癌基因的DNA结合16]。类似于原癌基因,AP-2的功能也被发现是矛盾的。一些调查人员发现AP-2是一个肿瘤抑制(18,19)诱导细胞凋亡的能力,而另一些建议AP-2可能是一种原癌基因(20.,21)刺激细胞增殖。
虽然它已经表明AP-2有一个负面影响在两个原癌基因转录活动吗善意的目标基因、prothymosin-alpha和鸟氨酸脱羧酶(16),目前尚不清楚是否AP-2有能力抑制原癌基因诱导转换或凋亡。除了已知的蛋白质相互作用,是否还有其他水平的交互或监管这两个转录因子之间仍然是未知的。
两个AP-2(22和原癌基因23UVA照射能诱导。此外,HaCaT细胞暴露于慢性UVA照射显示增加阻力进一步UVA诱导细胞凋亡(24]。尽管这项研究没有测量AP-2水平在这些治疗HaCaT细胞,AP-2目标基因MMP9的表达被发现显著更高。我们在自己的研究中发现,AP-2超表达HaCaT细胞之前UVA照射可以显著提高细胞生存(补充图)。这些数据充分表明,AP-2增加水平可保护细胞免受进一步的UVA诱导细胞死亡,并抑制UVA-induced原癌基因表达可能是保护背后的机制之一。
为了更好地理解原癌基因之间的相互作用的生物效应和AP-2,我们首先过表达原癌基因和监控生成活性氧(ROS)和细胞生物学参数包括克隆细胞生存和增长;然后我们co-overexpressed AP-2AP-2测试假设至少可以阻止一些后果HaCaT人类角质细胞的原癌基因过度表达。AP-2dn, transactivating域截短蛋白(20.),也在HaCaT细胞来测试是否AP-2的转录活动是必要的,任何对原癌基因活性的影响。
2。结果
2.1。原癌基因的过度表达细胞间增加活性氧的水平
原癌基因的过度表达和AP-2证实了HaCaT细胞蛋白质免疫印迹(图1)。早在9小时后感染50 MOI Ad-c-MYC细胞ROS水平,根据DCF方法检测,显著增加相对于控件(图2(一个)),通过24小时达到30倍增加(图2 (b))。过度的AP-2独自一人没有增加控制向量Bgl-II ROS水平相比。因此,原癌基因超表达与ROS的显著增加,而co-overexpression AP-2与原癌基因减轻活性氧的增加(图2 (b))。
(一)
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2.2。AP-2部分避免过度引起的细胞死亡在HaCaT细胞原癌基因
原癌基因超表达造成大幅减少单独细胞生存,幸存的分数下降约20%(图3)。Coexpression AP-2的明显救了细胞,增加了幸存的分数,翻到大约40%。迫使AP-2超表达就没有单独生存在HaCaT细胞检测影响的效价50莫伊。这与之前结果确定对人类乳腺癌细胞(25),可能反映了内生AP-2水平相对较高在人类角质细胞表达。
2.3。AP-2减毒在HaCaT细胞原癌基因诱导细胞凋亡
两个独立的检测细胞凋亡,propidium碘(PI) DNA染色和caspase-3激活,显示原癌基因的超表达HaCaT细胞诱导凋亡(图4)。五十莫伊Ad-c-MYC增加了sub-G1凋亡人口相比对照组3倍( . 01)(图4(一)),而coexpression AP-2松了一口气,增加基础水平。尽管sub-G1 PI染色显示死亡DNA水平的内容,是不特定的细胞凋亡。因此,激活caspase-3试验采用,因为它是更具体的检测细胞凋亡在这些细胞(图4 (b))。原癌基因增加了活动的分数caspase-3积极的人口从4.5%到40% (10倍),而coexpression AP-2增加下降到15%左右(3折)(图4 (b))。
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2.4。AP-2抑制内源性原癌基因的表达
后我们发现过度AP-2至少能抑制一些体内原癌基因表达的结果,我们进一步调查是否AP-2内生原癌基因有类似的影响。AP-2和原癌基因转录因子;因此,除了直接的蛋白质相互作用,这两个因素可能影响彼此的基因表达。我们发现AP-2超表达减少稳态水平的原癌基因mRNA和蛋白相比,矢量控制(数字5(一个)和5 (b))。有趣的是,AP-2 transactivation域缺失突变体也有类似的效果,这表明有一个阻塞AP-2对原癌基因启动子的影响。2 kb的分析侧翼的区域原癌基因基因显示,有11个假定的AP-2结合位点位于区域和三个第一内含子(图6(一))。确定AP-2能够直接DNA结合这些独联体元素,我们进行了体内定量染色质免疫沉淀反应(qChIP)化验。AP-2 qChIP化验表明,超表达造成重大的浓缩(大约6折)两个启动子区域选择向量相比对照组(图分析6 (b))。之前我们知道另一个基因组区域,包含一个AP-2结合位点,ICAM-1启动子(22),作为一个积极的控制,丰富大约10倍(数据没有显示)。自这两个蛋白质之间的相互作用所需的c端端两个蛋白(16)和阻塞原癌基因DNA结合,我们测试是否这种交互也封锁AP-2 DNA结合。我们发现,在体外,增加原癌基因蛋白量减少AP-2引起的DNA结合由凝胶转变检测试验(补充图在网上补充材料doi 10.1155 / 2003/780874),在活的有机体内,cooverexpression原癌基因可以减少AP-2的绑定原癌基因启动子(图6 (b))。
(一)
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3所示。讨论
Myc的核癌基因蛋白家族,包括原癌基因,N-MYC, L-MYC关键细胞生长调节剂。其中,原癌基因已经吸引了大量的关注,因为它广泛的人类肿瘤形成之间的关系。原癌基因过表达在许多癌症类型,同时,它还展示了诱导细胞凋亡的能力(6,9]。原癌基因的机制介导其多样化的影响是未知的。除了功能作为一个传统的转录因子结合DNA元素,原癌基因一直还发现直接与多样的其他蛋白质交互包括p107 BIN1, TRRAP, mm - 1, AMY-1, Pam,微管蛋白,马克斯,YY1 AP-2 TFII-I, BRCA1, Miz-1 [2]。c端域(CTD)原癌基因与马克斯形成形成和DNA结合元素,而n端结构域显示激活转录和转录镇压功能。Gaubatz等人表明AP-2与原癌仪直接或间接地(16]。这些作者表明AP-2抑制原癌基因DNA结合活性的鸟氨酸脱羧酶启动子通过与Myc / Max形成竞争E-box在启动子区域或在其连续油管与原癌基因直接交互。
在目前的研究中我们发现,原癌基因的超表达HaCaT人类角质细胞诱导凋亡和显著减少单独生存,而这与显著增加活性氧的水平。自从AP-2已表现出抑制原癌基因活性可能通过蛋白质相互作用[16),我们假设AP-2通过这种机制减弱原癌基因诱导细胞凋亡;由于蛋白质的相互作用是通过AP-2的糖,我们也假设AP-2 transactivating域不需要这样的抑制。我们目前的研究结果,co-overexpression AP-2导致减少ROS水平,增加了生存,减少原癌基因诱导细胞凋亡为这些假设提供支持。更重要的是,我们的研究首次表明,AP-2直接绑定到原癌基因 侧翼监管区域在活的有机体内和阻止原癌基因mRNA的表达(数据5和6)。有11个假定的AP-2结合位点位于2 kb侧翼的区域原癌基因基因。我们选择这些网站的两个集群接近转录开始为芯片分析网站。我们发现当AP-2(野生型或占主导地位的消极的)中,原癌基因表达被抑制,同时,结合这两个集群AP-2大约增加了6倍。的分析原癌基因启动子序列还显示其他转录因子结合位点重叠AP-2网站。这些转录因子包括Sp1、NF-1 GATA-1和GR。因为Sp1介导的激活原癌基因(26)以及许多其他基因重叠AP-2绑定网站建议的机制原癌基因抑制AP-2相似抑制MnSOD的表达与Sp1 MnSOD启动子(21]。
原癌基因和AP-2蛋白质在致癌作用和细胞凋亡有矛盾的影响。在我们的研究中我们发现,在50莫伊,Ad-c-MYC可能导致大规模HaCaT细胞凋亡。HaCaT细胞突变型p53表达(27,28),因此我们相信,我们研究p53的原癌基因诱导细胞凋亡无关的。AP-2可以直接与p53 [29日),因此可以帮助恢复p53突变的DNA结合转录活动。细胞凋亡的抑制由AP-2执行在我们的研究似乎发生在直接块原癌基因蛋白和p53是独立的。
总之,作为原癌基因的负调节,AP-2抑制原癌基因在两个不同的水平。首先,AP-2直接抑制原癌基因通过绑定到其基因表达监管区域。第二,AP-2有能力减弱原癌基因通过蛋白质相互作用和诱导细胞凋亡的这种效应不需要AP-2的转录活动。
4所示。材料和方法
4.1。腺病毒结构
AP-2dn cDNA (AP-2的变异形式删除的transactivation域包括氨基酸31 - 117)是由图雷克博士和subcloned进pcDNA3 [30.]。编码序列克隆到一个穿梭载体基因转移载体提供的核心,爱荷华大学。E1A复制缺陷腺病毒是由既定的协议(31日]。野生型AP-2(30.腺病毒是由同样的方法和之前描述的(25]。Ad-c-MYC [32)是放大和维护的核心爱荷华大学的基因转移载体。
4.2。细胞培养
HaCaT细胞(33培养在杜尔贝科的修改鹰介质(DMEM)补充10%的边后卫在湿润的气氛中和95%的空气达到70 - 90%融合前腺病毒感染。单独生存分析,细胞被感染Ad-Bgl II, Ad-AP-2、Ad-c-MYC或Ad-AP-2dn表示。24小时后,细胞使胰蛋白酶化和计算。从每组一百个细胞被播种到每个six-well板块。后14天在正常生长条件下,生成的殖民地沾0.5%结晶紫在70%乙醇,和殖民地50个解剖显微镜下细胞数。生长曲线、细胞样本井是每隔一天计算。
4.3。细胞内过氧化测量
细胞内过氧化氢浓度测量,二乙酸-dichlorodihydrofluorescein (DCFH-DA)如前所述34]。简单地说,细胞被洗1PBS, 3毫升10M DCFH-DA (20L PBS 20毫米的股票在40毫升、分子探针)添加到每个盘子和孵化30分钟。与PBS细胞被洗,然后用800细胞溶解L 0.5% NP-40。细胞溶解产物在000离心机g在3分钟。180年L(溶菌产物从每个样本加载到96孔NUNC黑色底板和阅读SPECTRAFLUOR +标(TECAN、奥地利)激发波长485 nm和发射波长530 nm)。剩下的溶解产物的蛋白质浓度是确定和DCF每毫克蛋白荧光强度进行了计算。在单独的对照组,氧化(DCF-DA)探针使用相同的方式来控制吸收和流出的调查。
4.4。细胞凋亡检测
两种方法被应用于分析凋亡细胞的比例。碘化propidium(π)染色,细胞每组与70%乙醇固定一小时。与1细胞被洗两次PBS然后沾50g / mLπ在0.25毫克/毫升核糖核酸酶的存在30分钟的黑暗。主动Caspase-3凋亡工具包(BD Pharmingen、编目号码550914)是用于活动Caspase-3分析根据制造商的指示。sub-G1人口数量的细胞通过计数为每个样本10 000个细胞流式细胞术(FACscan正欲)。活跃的capase-3 30 000个细胞被数为每个样本。
4.5。核内蛋白提取
治疗后,细胞被收集的胰蛋白酶化和收获15毫升离心管。细胞颗粒从个体文化在冰冷的PBS和resuspended冲洗两次0.5毫升的冰冷的低渗的缓冲区(20毫米HEPES-HCl (pH值7.6),1毫米乙二胺四乙酸(EDTA), 10毫米氯化钠,1毫米二硫苏糖醇,和0.5%诺乃清洁剂p 40]含有蛋白酶抑制剂。细胞悬液转移到1.5毫升microfuge管,在冰上孵化了20分钟,涡10秒钟,离心机为60秒6 000 g。上层清液(胞质提取)被转移到一个新管。颗粒状核洗两次,1毫升的冰冷的低渗的缓冲和resuspended 0.1毫升的提取缓冲(20毫米HEPES-HCl pH值7.6,1毫米EDTA, 430毫米氯化钠,1毫米二硫苏糖醇,和0.5%诺乃清洁剂p 40)含有蛋白酶抑制剂。20分钟后在冰偶尔摇晃,暂停离心机15分钟在16 000 g和上层清液(核提取)被转移到一个新管。蛋白质浓度测定后,存储在每个提取的整除直到使用。
4.6。免疫印迹分析
蛋白质是煮同样体积的2样品缓冲(125毫米三pH值6.8,4% SDS、10%甘油、0.006%溴酚蓝,和1.8% beta-mercaptoethanol)和12% SDS - page凝胶分离,然后转移到硝化纤维膜在100 V,1小时。膜被5%的脱脂牛奶在室温1小时AP-2和孵化抗体3 b5(圣克鲁斯生物技术、圣克鲁斯,CA)或MYC抗体(从爱荷华大学获得杂种细胞核心)1:1000年在室温1小时。膜是用1Tris-HCl TBST(10毫米,pH值7.5,150毫米氯化钠,0.05% Tween-20)缓冲5 * 5分钟然后孵化与第二抗体(山羊anti-mouse合标记1:10 000)在房间温带45分钟。1的膜又洗了TBST缓冲5 * 5分钟每次和蛋白质被添加可视化ECL缓冲膜和x射线胶片曝光。
4.7。反转录RNA提取,测量和定量PCR原癌基因mRNA
RNeasy工具包(试剂盒)被用来提取总RNA遵循制造商的协议。高容量cDNA归档包从ABI(福斯特城,CA)被用来准备cDNA遵循制造商的协议。简单地说,2克总RNA是反向转录cDNA在100年L反应为2小时。每1RT反应相当于cDNA造成20 L ng RNA。稳态原癌基因mRNA水平测量使用SYBR绿色方法(ABI,瓦伦西亚,CA)根据制造商的指示。原癌基因的引物是向前:cca CAC ATC AGC ACA ACG CT和扭转:gca TTT TCG GTT GTT GCT手枪向前c . 18岁的引物:acc GCG GTT CTA TTT TGT TG和扭转:ccc TCT TAA柠檬酸TGG有条件现金援助CA。相对原癌基因mRNA水平正常化18秒计算和比较对照组与AP-2过表达组根据制造商的指示。
4.8。体内定量染色质免疫沉淀反应(qChIP)测定
二千万HaCaT细胞从每组15分钟的交联使用1%的甲醛。细胞被洗两次,1PBS。然后细胞颗粒状的离心10分钟500克和500毫升声波降解法resuspended缓冲区(50毫米Tris-Cl pH值8.1,10毫米EDTA,和1% SDS蛋白酶抑制剂)和用近两次10秒钟之间达到一个最佳的片段长度300 - 600个基点。DNA /蛋白质交联被稀释1:10使用IP稀释缓冲(EDTA Trition-X 100年0.01% SDS, 1.1%, 1.2毫米,16.7毫米Tris-Cl, pH值8.1,167毫米氯化钠)加蛋白酶抑制剂。样本然后使用70事先批准L (G蛋白琼脂糖(弗吉尼亚州北部的生物技术,夏洛茨维尔)1小时。大约差不多的样品被作为输入控制,而其余免疫沉淀反应和10克anti-AP-2(弗吉尼亚州北部的生物技术,夏洛茨维尔)或控制老鼠免疫球蛋白在一夜之间搅拌。染色质蛋白质/抗体复合物被收集使用G琼脂糖其次是洗涤和洗脱根据制造商的过程。从输入染色质DNA纯化,免疫沉淀反应洗脱,使交联使用200毫米氯化钠4小时之后的试剂盒DNeasy工具包(试剂盒,瓦伦西亚,CA)根据制造商的协议。纯化的DNA被量化使用光度适应计(埃普多夫,汉堡,德国)。从输入五ng的DNA, anti-AP-2拉下来,和非特异性抗体分析了下拉实时PCR从下列每组:总输入,anti-AP-2 IP和非特异性抗体的IP。
放大的引物序列原癌基因启动子区域我是转发:太极拳ATG CGG CTC TCT TAC TCT G和扭转:gct TTG GGA ACC CGG g .第二地区他们前进:atc CTC TCT公司治理文化TAA TCT 20 C和扭转:aat TAC TAC AGC GAG TTA手枪AAA GC。我们使用之前所知AP-2结合位点在ICAM-1启动子(22作为一个积极的控制。的引物序列ICAM-1启动子区域:转发:gg ATG ACC CTC TCG GCC和扭转:TGC TGC AGT答TTC CGG行动。fold-enrichments是通过对比计算(35)和对照组之间AP-2过表达。=(Anti-AP-2下拉)Ct(非特异性Ab下拉)。=(AP-2过表达组)(对照组)。褶皱的浓缩=。
4.9。统计分析
单因素方差分析,其次是学生的以及被用来比较统计学差异的含义。统计学意义是在0.05水平。
承认
这项工作得到了国家卫生研究院的基金R01-CA073612 (F.E.D.) R01-CA115438 (F.E.D.) R01-CA111365 (P.C.G.) R01-AG0227388 (A.J.K.)和P30-CA086862。
补充材料
补充图1。超表达AP-2α增加HaCaT UVA照射细胞存活率。HaCaT细胞感染100莫伊Ad-Bgl II或Ad-AP-2α24小时。然后细胞收到5 J /厘米2UVA照射。100个细胞每板UVA照射后立即被播种。克隆含有50多个细胞数2周后。的存活率Bgl II组任意设置为100%。误差线代表SD, n = 3。
补充图2。超表达原癌基因蛋白减少AP-2α引起的DNA结合活性。HaCaT细胞感染Ad-c-MYC莫伊的增加。24小时后,核蛋白质提取和分析了40μg免疫印迹试验和分析了5μg凝胶转变。AP-2αDNA结合活性下降,而原癌基因蛋白质含量增加。AP-2α蛋白质水平也显示原癌基因感染后无显著增加。
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