自噬相关蛋白5在结肠癌中的表达及对结肠癌细胞迁移及侵袭能力的影响

摘要

目的 评估自噬相关蛋白5（autophagy-related protein 5, ATG5）在结肠癌中的表达及其与临床病理特征的关系，分析ATG5对结肠癌细胞迁移及侵袭能力的影响。方法 运用在线分析工具cProsite分析ATG5 mRNA以及ATG5蛋白在结肠癌组织及癌旁正常组织中的表达水平。使用Kaplan-Meier Plotter分析ATG5表达水平对结肠癌患者预后的影响。免疫组织化学法检测100例结肠癌组织中ATG5表达，χ²和Fisher?s检验分析ATG5表达水平与临床病理特征的相关性。转染质粒或小干扰过表达或敲低ATG5后，Western blotting检测转染效率及自噬相关标记物微管相关蛋白轻链3（microtubule-associated protein light chain 3, LC3）的变化，Transwell实验评估过表达或敲低ATG5后结肠癌细胞的迁移及侵袭能力。使用LinkedOmics数据库分析结肠癌中与ATG5相关的差异表达基因，并进行基因本体（gene ontology, GO）分析和京都基因与基因组百科全书（kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG）分析。结果 结肠癌组织中ATG5 mRNA及蛋白的表达水平均低于癌旁正常组织（P<0.001）。低表达ATG5的结肠癌患者无复发生存期明显短于高表达ATG5的结肠癌患者（P<0.001）。免疫组化结果表明，结肠癌组织中ATG5的表达水平与淋巴结转移相关，低表达ATG5的结肠癌患者更容易发生淋巴结转移（P=0.027）。Western blotting及Transwell实验显示在SW1116细胞中过表达ATG5后，LC3Ⅱ/LC3Ⅰ增加，细胞的迁移侵袭能力减弱(P_ATG5=0.001;P_{LC3Ⅱ/LC3Ⅰ}=0.04;P_迁移<0.001,P_侵袭<0.001);反之，在DLD1细胞中敲低ATG5后，LC3Ⅱ/LC3Ⅰ降低，细胞的迁移侵袭能力增加(P_ATG5#1=0.021,P_ATG5#2<0.001;P_{LC3Ⅱ/LC3Ⅰ#1}=0.013,P_{LC3Ⅱ/LC3Ⅰ#2}=0.02;P_迁移<0.001,P_侵袭<0.001)。ATG5相关的差异表达基因富集分析结果显示，结肠癌中ATG5可能通过影响DNA损伤反应、染色质重排及Notch信号通路等途径影响结肠癌的转移。结论 ATG5在结肠癌中低表达，并与患者淋巴结转移及预后显著相关，结肠癌细胞中ATG5能够增加细胞自噬水平并抑制细胞侵袭转移，提示ATG5及其调控的自噬过程可能成为结肠癌临床治疗的新靶点。

关键词

自噬相关蛋白5 / 转移 / 自噬 / 结肠癌 / 微管相关蛋白轻链3

基金资助

山东省重点研发计划(2021ZLGX02)