结直肠癌干细胞中miR-520c-3p的表达及其对丙酮酸代谢的调控机制研究

背景与目的 研究显示,丙酮酸代谢的改变在结直肠癌的发生发展中起重要作用,而结直肠癌干细胞中microRNA（miRNA）表达异常可能与丙酮酸代谢密切相关。笔者前期通过TCGA数据库分析发现,miR-520c-3p在结直肠癌中表达升高,且与预后相关。然而,miR-520c-3p是否参与了丙酮酸代谢尚不清楚。因此,本研究探讨结直肠癌干细胞中miR-520c-3p的表达与丙酮酸代谢的关系。方法 选择人结肠癌细胞株,并从中分离纯化结直肠癌干细胞。检测过表达或敲低miR-520c-3p后,结直肠癌干细胞及结直肠癌细胞增殖能力、丙酮酸氧化水平、乳酸产量的变化。用_D-［U-¹³C］葡萄糖孵育细胞,质量同位素分析追踪葡萄糖衍生碳的命运。通过miRNA序列分析和遗传学手段分析和鉴定miR-520c-3p的功能底物。结果 过表达miR-520c-3p后,结直肠癌干细胞的增殖能力明显增强、丙酮酸氧化水平明显下降、乳酸产量明显升高（均P<0.05）;用_D-（U-¹³C）葡萄糖培养后,未标记的柠檬酸盐（m+0）明显增加,而高阶柠檬酸盐标记（m+1、m+4和m+5）明显减少（均P<0.05）。在敲低miR-520c-3p后,结直肠癌干细胞的上述情况呈反向变化（均P<0.05）。过表达或敲低miR-520c-3p对结直肠癌细胞的上述指标均无明显影响（均P>0.05）。miR-520c-3p可以靶向线粒体丙酮酸载体1（MPC1）mRNA 3''UTR（P<0.05）。过表达miR-520c-3p后,结直肠癌干细胞中MPC1的mRNA与蛋白水平均明显下降,敲低miR-520c-3p后则相反（均P<0.05）。TCGA数据库分析结果显示,低表达MPC1的结直肠癌患者预后较差（P<0.05）。敲低MPC1后,结直肠癌干细胞的丙酮酸氧化水平明显降低、乳酸产量明显增高、增殖能力均明显增强（均P<0.05）;用_D-［U-¹³C］葡萄糖培养后,未标记的柠檬酸盐（m+0）在敲低MPC1的结直肠癌干细胞中明显增加,而高阶柠檬酸盐标记（m+1、m+4和m+5）明显减少（均P<0.05）。同时敲低miR-520c-3p和MPC1后,结直肠癌干细胞丙酮酸氧化水平、乳酸产量、增殖能力均无明显变化（均P>0.05）。结论 结直肠癌中miR-520c-3p的高表达与较差的预后相关,其机制可能是miR-520c-3p靶向MPC1调控结直肠癌干细胞中的丙酮酸代谢水平,促进了结直肠癌干细胞的增殖。