近日，同济大学附属第十人民医院张俊峰、鄢阳和姚旭东教授为共同通讯作者，在 Journal of Experimental & Clinical Cancer Research (IF: 11.161) 期刊发表了题为“Hsa_circ_0004296 inhibits metastasis of prostate cancer by interacting with EIF4A3 to prevent nuclear export of ETS1 mRNA”的研究论文，报道了环状 RNA Hsa_circ_0004296 在抑制前列腺癌转移中的分子机制。
欧易生物在本研究中承担全转录组测序及分析工作。
研究背景
前列腺癌是男性第二大常见恶性肿瘤，转移是其致死的主要原因。进一步阐明前列腺癌转移的分子机制，以识别新的生物标志物、开发有效的治疗靶点十分重要。环状 RNA (circRNAs) 已被证明在各种肿瘤中发挥重要的生物学功能，参与肿瘤细胞增殖、凋亡、迁移和侵袭等过程。但 circRNA 在前列腺癌转移中的研究缺乏深入报道。
研究内容
本研究在前列腺癌中鉴定到一个新的环状 RNA circ_0004296，其在转移性 PCa 组织和细胞中低水平表达。体内和体外实验表明，circ_0004296 可以抑制 PCa 细胞的增殖、迁移、侵袭和上皮间质转化。从机制上讲，circ_0004296 在细胞核内与 RNA 结合蛋白 EIF4A3 蛋白结合，可促进其在细胞核内的分布，从而抑制 ETS1 mRNA的出核转运，导致 ETS1 蛋白水平下调，进而抑制 PCa 的转移。
研究结果
1. Circ_0004296 与 PCa 转移负相关
5 对 PCa 组织和配对的局部淋巴结转移组织，进行全转录组测序，共鉴定到 22,676 个 circRNA（图 A）。利用 RT-PCR 对 6 个候选的差异表达 circRNA 在 PCa 组织和细胞中进行了验证。其中 circ_0004296 在多个 PCa 细胞系、组织中表达均显著下调（图 B-C）。circ_0004296 是由 ETS1 基因 4-7 外显子反向剪接形成的环状 RNA。ETS1 基因是 PCa 中一个异常高表达的癌基因。进一步经过 divergent PCR 引物扩增、Sanger 测序、RNase R 酶等处理实验证实，circ_0004296 为环状 RNA（图 F-I）。
以上结果表明，circ_0004296 可能在 PCa 转移中发挥抑制作用。
图 1 | Hsa_circ_0004296 在 PCa 中表达显著下调并与肿瘤转移呈负相关
2. circ_0004296 在体外抑制 PCa 细胞的增殖、迁移、侵袭和 EMT
在 PCa 细胞系中过表达 circ_0004296，可以明显抑制 PCa 细胞的增殖、迁移、侵袭和 EMT（图 A-J）。反之，在 PCa 细胞中下调 circ_0004296，可以促进 PCa 细胞的增殖、迁移、侵袭和 EMT。
图 2 | circ_0004296 过表达抑制了 PCa 细胞的增殖、迁移、侵袭和 EMT
3. circ_0004296 是通过哪个途径抑制 PCa 的转移和侵袭？
Circ_0004296 主要分布于 PCa 细胞的核内（图 A-B）。PCa 细胞中，circ_0004296 表达量与 ETS1 蛋白水平呈负相关，但与 ETS1 mRNA 表达水平无显著相关性（图 C），表明 circ_0004296 在转录后水平调控其宿主基因 ETS1 的表达。
通过 RNA pull-down 和蛋白质鉴定，结合蛋白结合预测分析，显示 circ_0004296 可以与 EIF4A3 蛋白结合，并通过 WB 实验得以证实（图 E-G）。EIF4A3 沉默可以显著降低 ETS1 蛋白和 mRNA 表达水平（图 H-J）。表明 circ_0004296 可能通过与 EIF4A3 的结合调控 ETS1 的表达。
图 3 | EIF4A3 蛋白介导 circ_0004296 对其母源基因 ETS1 表达的抑制
基于 TCGA 数据的 GSEA 分析显示，EIF4A3 与 PCa 的转移具有相关性（图 A）。EIF4A3 在 PCa 组织和细胞中表达上调（图 B）。EIF4A3 沉默可以抑制 PCa 细胞的增殖、迁移、侵袭和 EMT（图 C-I）。
实验结果表明，过表达 ETS1 可以促进 PCa 细胞的增殖和迁移，过表达 ETS1 可以挽救由 circ_0004296 过表达所引起对 PCa 细胞增殖和迁移的抑制作用。
图 4 | EIF4A3 敲低促进了 PCa 细胞的增殖、转移、侵袭和 EMT
以上结果表明，circ_0004296 可以通过 EIF4A3/ETS1 轴抑制 PCa 细胞增殖、迁移、侵袭和 EMT。
4. circ_0004296 通过结合 EIF4A3 抑制 ETS1 mRNA 的出核转运
已有研究表明，EIF4A3 主要位于细胞核内，负责促进 mRNA 的核质转运。实验结果显示，过表达/沉默 circ_0004296 对 EIF4A3 的表达没有影响（图 B-D）。对过表达 circ_0004296 的细胞进行蛋白和 RNA 核质分离，WB 和 qRT-PCR 定量显示，EIF4A3 蛋白和 ETS1 mRNA 在细胞核内分布增加（图 E-H）。RIP 实验也显示，EIF4A3 可以直接结合 circ_0004296 和 ETS1 mRNA（图 I-J）。
以上结果表明，circ_0004296 可以通过促进 EIF4A3 在细胞核内的分布而抑制 ETS1 mRNA 的出核转运。
图 5 | circ_0004296 通过与 EIF4A3 结合抑制了 ETS1 mRNA 的出核转运
5. circ_0004296 在体内抑制 PCa 的生长和转移
体内的动物模型结果显示，circ_0004296 过表达显著降低了 ETS1 的蛋白表达，促进细胞核内 EIF4A3 蛋白表达，可以抑制体内 PCa 的生长、侵袭和转移。
图 6 | circ_0004296 在体内抑制 PCa 的生长和转移
研究结论
本研究首次鉴定了一个在 PCa 转移中起到抑制作用的 circRNA circ_0004296。体内和体外实验证实，circ_0004296 可以抑制 PCa 细胞的增殖、迁移、侵袭和 EMT。机制上，circ_0004296可通过结合 RNA 结合蛋白 EIF4A3 干扰线性 ETS1 mRNA 核质转运，从而抑制宿主基因 ETS1的蛋白表达，进而抑制前列腺癌的转移。circ_0004296 有望作为一种无创液体活检生物标志物和前列腺癌的一个新的治疗靶点。
欢迎百度搜索欧易生物——访问欧易生物官网——了解全转录组测序技术
本文系欧易生物原创
转载请注明文本转自欧易生物
