缺氧诱导热休克蛋白70-2表达的分子机制

目的 观察缺氧对HepG32细胞中热休克蛋白(HSP)70-2(基因名为HSPA2)表达的影响,探讨缺氧条件下缺氧诱导因子(HIF)-1在转录水平调控HSP70-2表达的具体机制. 方法 以物理缺氧法和化学缺氧诱导剂(DFO或CoC12)诱导法分别模拟肿瘤缺氧环境,Western blot检测HIF-1α和HSP70-2蛋白表达的变化,荧光素酶报告基因分析技术检测缺氧对HSPA2基因的激活作用.HIF-1α抑制剂(YC-1)或HIF-1α小干扰RNA(siRNA)处理后检测缺氧HepG2细胞中HSP70-2的表达变化.构建一系列截短和突变的HSPA2基因启动子荧光素酶报告基因质粒,将其与HIF-1α siRNA共转染HepG2细胞,荧光素酶分析技术检测HSPA2启动子活性的变化,寻找HIF-1在HSPA2启动子上的结合位点.各组间比较用方差分析,两组间比较用t检验. 结果 缺氧培养6 h后,HepG2细胞中HIF-1α和HSP70-2表达增加,其表达量随着缺氧培养时间的延长而逐渐增加(F=77.369,P<0.01;F=108.854,P<0.01).各组分别加终浓度为0、50、100 μmol/L的化学缺氧诱导剂DFO或终浓度为0、100、200 μmol/L的CoCl2,培养24 h后检测,随着DFO浓度增加,HIF-1α和HSP70-2蛋白表达逐渐增加(F=443.174,P<0.01;F=589.238,P<0.01);随着COCl2浓度增加,HIF-1 α和HSP70-2蛋白表达也逐渐增加(F=637.724,P<0.01;F=692.918,P<0.01).与常氧培养相比,缺氧培养后HSPA2启动子活性增加7.09倍(t=43.551,P<0.01).随着YC-1浓度升高,HIF-1α表达受到明显抑制(F=883.614,P<0.01),HSP70-2表达水平也相应下降(F=218.112,P<0.01).转染HIF-1α siRNA后HIF-1α表达受到明显抑制(F=577.130,P<0.01),HSP70-2表达水平也相应下降(F=465.598,P<0.01).构建系列截短的HSPA2启动子报告基因载体转染HepG2细胞后检测,转染HSPA2(-1114/+62)-LUC和HSPA2(-653/+62)-LUC细胞的相对荧光素酶活性无明显改变,但转染HSPA2(-385/+62)-LUC细胞的相对荧光素酶活性较前明显降低(t=13.717,P<0.01).分别构建突变缺氧反应元件(HRE)1和HRE2的HSPA2启动子报告基因载体,转染HepG2细胞后检测,突变HRE1后HSPA2启动子活性显著降低(t=10.954,P<0.01),但是突变HRE2后HSPA2启动子活性无明显改变.结论 缺氧显著上调HepG2细胞中HSP70-2的表达,其机制可能是HIF-1与HSPA2启动子上HRE1结合后激活该基因的转录.