HMGA1-lncRNA ceRNA调控网络影响胃癌细胞生长的分子机制

Competitive endogenous RNA (ceRNA) hypothesis, that different RNAs regulate each other through competitively binding with the shared miRNAs, is a new methodology to understand the function of transcripts or RNAs. Recent studies suggest that most RNAs are regulated by miRNAs. Importantly, through our previous research, we demonstrated that oncogene HMGA1 and non-coding RNAs played important roles in gastric cancer cells. At present, a few highly expressed lncRNAs are discovered from gastric cancer tissues based on lncRNA array analysis. In order to investigate the function of those gastric cancer related lncRNAs, a research proposal is designed. First, we predict ceRNAs of HMGA1 mRNA from obtained lncRNAs through bioinformatic analysis, and conform HMGA1-lncRNA ceRNA regulatory network in cells. Then, ceRNAs overexpression and knockdown experiments are performed to investigate their effects on cell growth, and microarray analysis is done to identify target genes. Moreover, the mechanism of ceRNAs regulation on target genes is analyzed based on chromatin immunocipitation and qRT-PCR methods. Finally, effects on the growth of gastric cancer cells are demonstrated in the animals. This study will obtain gastric cancer related lncRNAs as ceRNAs of HMGA1 mRNA, discover new function of HMGA1 gene and lncRNA from the RNA level, and demonstrate functional mechanism of the HMGA1-lncRNA ceRNA regulatory network in regulating cell growth of gastric cancer cells. Our results will provide the new findings for understanding the mechanism of gastric cancer development and give the potential valuable clues for gastric cancer diagnose.

细胞内绝大多数转录产物都受miRNA调控，通过竞争性结合同种miRNA形成RNA-RNA调控网络的ceRNA假设是一种研究RNA功能的全新理论。我们的前期研究发现促癌基因HMGA1和非编码RNA在胃癌的发生中起重要作用，最近在胃癌组织中获得了若干高量表达的lncRNA。为此，本研究拟在新发现的胃癌相关lncRNA中，以筛选HMGA1 mRNA的ceRNA为出发点，采用上调或下调ceRNA在细胞中表达的方法，并结合基因芯片实验和染色质免疫共沉淀实验技术，分析HMGA1-lncRNA ceRNA调控网络在影响胃癌细胞生长中的作用和分子机制，同时在动物体内进一步证实ceRNA调控网络对胃癌细胞生长的影响。本研究将发现HMGA1基因在RNA水平上的新作用，阐明一些新发现的lncRNA的功能，为胃癌发病机制的解明提供新的理论依据，同时有望为胃癌防治水平的提高起积极推动作用。

近年来研究表明细胞内mRNA和长链非编码RNA它们绝大多数都受miRNA调控，通过竞争性结合同种miRNA形成RNA-RNA调控网络参与和调控肿瘤的发生发展过程。随着生物技术的快速发展，大量功能未知的lncRNA被发现。因此对lncRNA，尤其是那些在体内具重要作用且有潜在诊断价值的lncRNA功能的注释成为目前急需解决的问题之一。我们的前期研究发现促癌基因HMGA1和非编码RNA在胃癌的发生中起重要作用，最近在胃癌组织中获得了若干高量表达的lncRNA。通过生物信息学工具分析和实验验证，筛选出了与HMGA1 3′ UTR拥有共同miRNA结合位点的2个胃癌相关lncRNA：lncRNA LINC00152和lncRNA GACAT3。已经有最新报道表明lncRNA LINC00152对胃癌细胞增殖具有促进作用。而分析发现lncRNA GACAT3是一条新的长链非编码RNA，目前没有任何相关研究，也是我们研究室对其首次命名。因此，我们注重对lncRNA GACAT3开展研究，实验发现lncRNA GACAT3是IL-6/STAT3信号通路下游基因，且正向调控细胞周期相关因子的表达，影响胃癌细胞的增值，阐明了lncRNA GACAT3在调控胃癌细胞生长增值中的作用机制。同时，我们结合目前国际前沿最新研究进展即消化系统肿瘤的发生与肥胖有紧密关联，肥胖是导致大部分消化系统肿瘤高发的独立危险因素。根据目前我国肥胖人群越来越多现状，及由此带来的对健康状况的不良影响，增加了对肥胖影响消化系统肿瘤发生发展的关键要因的探索。我们发现HMGA2在脂肪干细胞的分化过程早期中有一段短时间的上升，之后其表达逐渐下降。HMGA2短暂上升的这段期间能够与调控脂肪分化的早期转录因子C/EBPb形成复合物促进脂肪分化最关键的PPARg基因表达，达到促进脂肪细胞分化脂肪滴蓄积的作用。而所有的消化系统肿瘤都过量表达HMGA2，对于HMGA2与C/EBPb形成复合物在调控肿瘤细胞中的作用目前仍在进一步的探索中。项目资助研究成果已经发表了SCI论文3篇，另有一篇SCI论文已经接受，正在出版中，参加国际学术交流1次，培养硕士研究生3名。项目总体资助额度为23万元，实际使用21.0523万元，当前余额为1.9477万元。