Nature子刊：Arraystar lncRNA芯片應用于乳腺癌研究

    德克薩斯大學安德森癌癥中心的華人學者楊柳青博士主要從事腫瘤轉(zhuǎn)移及信號傳導方面的基礎研究。近期，楊柳青博士應用美國Arraystar公司的lncRNA芯片分析了乳腺癌組織的長鏈非編碼RNA（lncRNA）表達情況，并且發(fā)現(xiàn)部分lncRNA可以直接和脂質(zhì)（磷脂酰肌醇三磷酸PIP3、卵磷脂PC等）發(fā)生相互作用來調(diào)控乳腺癌發(fā)生。作者還深入解析了lncRNA LINK-A和磷脂酰肌醇三磷酸（PIP3）相互作用的分子機制，為乳腺癌的治療提供了潛在靶點。該研究成果于2017年發(fā)表在Nature子刊Nature Cell Biology上(IF=18.699)。
（芯片實驗由Arraystar提供技術服務）

研究背景
    lncRNA在調(diào)控信號傳導途徑中扮演著重要的角色，并且多數(shù)情況下lncRNA需要通過和蛋白相互結合來發(fā)揮功能。然而，最近研究證據(jù)表明少數(shù)lncRNA可能是依賴和脂質(zhì)的相互結合來發(fā)揮作用，比如說釀酒酵母細胞膜上結合的一些lncRNA可以調(diào)控細胞膜的滲透能力；但是目前還未鑒定到可以和lncRNA直接相互結合的磷脂分子。該文章中作者目的就是鑒定和脂質(zhì)相互結合的lncRNA，并詳細闡述其相互結合的分子機制，以及可能的臨床意義。

研究思路
    為了尋找和脂質(zhì)特異性結合的lncRNA，作者從正常乳腺組織和乳腺癌組織中以及這些組織分離到的脂質(zhì)組分中抽提了RNA，并借助美國Arraystar公司的human lncRNA芯片分析了這兩部分lncRNA的表達水平。芯片分析結果顯示差異明顯的550個lncRNA中有9個指標是和脂質(zhì)相關的，并且進行了qPCR驗證。其中LINC01139在脂質(zhì)組分中的富集程度最高，因此，作者針對lncRNA LINC01139（LINK-A）和脂質(zhì)分子的相互作用展開了研究。
    通過pull down-qPCR實驗，作者發(fā)現(xiàn)PC和PIP3 pull down下來的RNA中LINK-A的豐度比較高，并且實驗證明LINK-A和PIP3的親和力要高于PIP3和蛋白的親和力。同時，作者還發(fā)現(xiàn)LINK-A促進AKT和PIP3的結合，從而激活AKT激酶，而AKT-PIP3的激活是與腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移高度相關，并且進一步討論了LINK-A-PIP3-AKT結合的分子機制。
    最后，作者通過LOF實驗驗證了LINK-A的生物學功能，發(fā)現(xiàn)LINK-A表達水平降低會使得腫瘤的葡萄糖轉(zhuǎn)運系統(tǒng)被阻斷，腫瘤的體積變小。這就表明LINK-A是維持腫瘤細胞增殖和抗凋亡不可或缺的一個分子，同時也為乳腺癌的治療提供了一個潛在的靶點。

技術路線

結果展示

圖一 鑒定和脂質(zhì)分子結合的lncRNA
左圖是高通量篩選和脂質(zhì)結合的lncRNA的實驗流程，右圖餅圖表示和脂質(zhì)結合并且異常表達的lncRNA

圖二 lipid-lncRNA pull down實驗富集到的9個豐度較高的lncRNA

圖三 LOF實驗驗證LINK-A對腫瘤生長的影響

研究意義
    本研究借助美國Arraystar公司的human lncRNA 芯片篩選到大量在乳腺癌組織中異常表達的lncRNA，研究表明lncRNA是通過和脂質(zhì)分子結合發(fā)揮功能，并深入解析了其作用機制。另外，作者利用LNA（鎖核酸）技術敲低了LINK-A的表達，發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞的葡萄糖轉(zhuǎn)運系統(tǒng)被阻斷，腫瘤的增殖受到抑制，這就為乳腺癌的治療提供了一個潛在靶點。

作者介紹
    楊柳青博士，德克薩斯大學安德森癌癥中心助理教授。主要研究領域：腫瘤轉(zhuǎn)移及信號轉(zhuǎn)導，近年來發(fā)表SCI文章20余篇。

原文出處
The LINK-A lncRNA interacts with PtdIns(3,4,5)P3 to hyperactivate AKT and confer resistance to AKT inhibitors. Nature Cell Biology. 2017.