本文關(guān)鍵詞：表觀遺傳調(diào)控參與腫瘤細胞輻射應(yīng)答的機制研究

  更多相關(guān)文章： 表觀遺傳調(diào)控 DNA甲基化 組蛋白修飾 micro RNA 三維培養(yǎng) 輻射敏感性

【摘要】：表觀遺傳修飾是細胞內(nèi)重要的基因功能調(diào)控機制,在腫瘤發(fā)生、自身免疫病、細胞分化發(fā)育和衰老等過程中起著關(guān)鍵作用。表觀遺傳調(diào)控主要包括DNA甲基化、組蛋白修飾和microRNA表達等多種方式。本研究以腫瘤細胞和更接近人體內(nèi)生理特性的三維結(jié)構(gòu)細胞為研究對象,探討表觀遺傳調(diào)控三種主要方式參與輻射應(yīng)答的過程與內(nèi)在機理,以促進對輻射生物效應(yīng)新機制的認識,及為利用表觀遺傳調(diào)控增強腫瘤細胞輻射敏感性、增加癌癥放療指數(shù)提供理論依據(jù)和新的靶點。本研究首先以A549等腫瘤細胞為研究對象,通過核型分析染色體構(gòu)型結(jié)合基因干擾等技術(shù),探究了輻射誘導(dǎo)的染色體過早分離現(xiàn)象與microRNA的相關(guān)性;通過全基因組表達譜測序結(jié)合ChIP-seq和Pull-down等技術(shù),探究了組蛋白賴氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶SET8及H4K20甲基化方式對腫瘤細胞的輻射敏感性影響與內(nèi)在信號通路機理;通過PCR Array檢測多個基因mRNA水平和啟動子甲基化程度,并進一步結(jié)合MSP和基因干擾技術(shù),揭示了三維培養(yǎng)細胞輻射抗性的關(guān)鍵因子。研究發(fā)現(xiàn):(1)miR-142-3p響應(yīng)輻射應(yīng)答并參與電離輻射誘導(dǎo)的細胞染色體過早分離。Bod1(染色單體分離依賴蛋白)是miR-142-3p的靶基因,miR-142-3p可通過直接與Bod1 mRNA 3′-UTR結(jié)合,調(diào)控Bod1表達。過表達miR-142-3p或抑制Bod1表達均可加劇電離輻射誘導(dǎo)的染色體過早分離并引起細胞周期G2/M期阻滯;miR-142-3p通過靶向調(diào)控Bod1,可增加腫瘤細胞輻射敏感性。(2)SET8響應(yīng)輻射應(yīng)答,抑制H4K20單甲基化;敲低細胞中的SET8表達,抑制53BP1在DNA損傷位點的聚集,增加了細胞的輻射敏感性。全基因組表達譜測序結(jié)合H4K20與H4K20me1的ChIP-seq和Pull-down等實驗初步表明,RNF8、BARD1、PAK6和CDK10等基因涉及SET8相關(guān)的DNA修復(fù)進程。(3)3D培養(yǎng)細胞中多個細胞周期調(diào)控關(guān)鍵基因表達較低,其基因啟動子發(fā)生高甲基化;3D細胞輻射后,高甲基化的啟動子發(fā)生去甲基化,基因的表達水平明顯上調(diào);在2D培養(yǎng)細胞無上述現(xiàn)象發(fā)生。進一步研究顯示,3D細胞RBL1啟動子甲基化引起的低表達可增強輻射抗性,過表達RBL1會導(dǎo)致細胞輻射抗性下降。我們的研究結(jié)果表明:表觀遺傳的三種主要調(diào)控方式參與了細胞的輻射應(yīng)答過程;表觀遺傳修飾影響細胞的輻射敏感性,為與放射治療相結(jié)合、增加癌癥放療指數(shù)提供了理論依據(jù)和新的靶點;3D結(jié)構(gòu)細胞是更接近人體生理特征的生命現(xiàn)象研究模型,可促進藥物學的研發(fā)和拓寬對輻射生物效應(yīng)的認識。
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院近代物理研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：R730.55

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