长链非编码RNA HOXD-AS1通过激活小G蛋白信号转导通路促进肝癌发展及转移的分子机制研究

Hepatocellular carcinoma (HCC) is the most prevalent cancer worldwide and is also known for its high malignancy, high rate of metastases and recurrence and low five-year survival rate. Through lncRNAs microarray profile, we found that the novel lncRNA hoxd-as1 was abnormally overexpressed in the development and metastasis of HCC and was closely related to clinical pathological indexes and prognosis of survival for the first time. Our previous research showed that hoxd-as1 can promote the abnormal proliferation of liver cancer and improve its ability of metastasis and invasion. However, the mechanism of hoxd-as1was still unkown. Thus, by using bioinformatics analysis, RNA immunoprecipitation, RNA pulldown and chromatin immunoprecitation strategies, this project intends to search for the target of hoxd-as1, how it influences the gene expression level of downstream molecular rgs3, and how it activates the small G protein signaling pathways and eventually leads to the development of liver cancer. In the mean time, by using luciferase assay, proteomics and mass spectrometry identification methods, this project also intends to confirm that if hoxd-as1 can promote the metastasis of liver cancer by competitive adsorbing miR-19a through ceRNA way and influencing the gene expression of its target gene rap2a.

肝癌是全球最常见的恶性肿瘤之一，具有恶性度高，易转移、易复发、生存率低等特点。通过高通量芯片技术我们首次发现在肝癌发展及转移过程中，LncRNA分子hoxd-as1异常高表达，并与肝癌临床病理指标和预后生存密切相关。本课题组前期研究基础表明hoxd-as1可以促进肝癌异常增殖并增强其转移和侵袭能力，但具体的分子机制尚不明确。因此本课题拟利用芯片技术、生物信息学分析、RNA免疫共沉淀、RNA pulldown、染色质免疫共沉淀等策略进一步寻找hoxd-as1的直接作用靶点，并阐明该靶点分子如何影响下游效应分子rgs3基因的表达，并激活小G蛋白信号通路从而导致肝癌发展。并利用双荧光素酶报告基因实验、蛋白质组学及质谱鉴定等方法进一步证实hoxd-as1是否能通过ceRNA方式竞争性吸附miR-19a，影响miR-19a靶基因小G蛋白信号通路中rap2a基因的表达，从而导致肝癌的转移。

尽管有越来越多的证据表明长链非编码RNA (long noncoding RNAs, lncRNAs)与多种类型癌症的发生发展密切相关，但许多lncRNA在人肝细胞癌(HCC)转移中的作用机制尚未被很好地阐明。本课题采用lncRNA和mRNA联用的人基因表达微阵列分析，鉴别转移性HCC组织与非转移性组织中差异表达的lncRNA。我们观察到HOXD-AS1在转移的癌组织中显著过表达，随以HOXD-AS1为研究对象，探索其在肝癌的发生与转移中的生物学功能与作用机制。我们在高转移性肝癌组织与细胞内验证了HOXD-AS1表达水平显著增加，之后在体内动物水平进一步验证了HOXD-AS1具有促进肿瘤转移的作用，同时体内、体外实验表明HOXD-AS1高表达能够促进癌细胞的增值。随后，我们通过表达谱芯片寻找HOXD-AS1的下游靶分子，我们发现HOXD-AS1通过竞争性地与microRNA-19a (miR19a)结合，上调Rho GTPase激活蛋白11A (ARHGAP11A)，从而诱导肿瘤的转移，并且发现肝癌患者中ARHGAP11A基因高表达组的总体生存期与预后较差。同时，HOXD-AS1过表达之后能够下调g-蛋白信号通路3 (RGS3)，促进MEK和ERK的磷酸化水平，激活其信号转导通路，从而明显抑制dox诱导的肝癌细胞凋亡。本研究表明HOXD-AS1是一种促进HCC转移的致癌lncRNA，其促转移的能力可能是通过HOXDAS1/miR19a/ARHGAP11A信号轴来发挥作用的。