【摘要】：第一部分DHTKD1對線粒體發(fā)生及其功能的影響 線粒體功能的完整性對于細胞行使功能，完成信號轉(zhuǎn)導以及細胞內(nèi)的物質(zhì)運輸，甚至整個細胞的生命活動非常重要。線粒體功能異常會影響細胞內(nèi)能量代謝，導致神經(jīng)系統(tǒng)功能異�；蛞鹕窠�(jīng)退行性病變。本課題組最近報道了一例腓骨肌萎縮癥II型（Charcot-Marie-Tooth disease，CMT2）家系，該家系呈常染色體顯性遺傳。通過全基因組掃描和連鎖分析發(fā)現(xiàn)，這個家系中的所有患者體內(nèi)DHTKD1（dehydrogenase E1and transketolase domain containing1）基因的外顯子上存在一個無義突變，致使編碼該位點的密碼子成為了一個提前終止密碼子，從而導致蛋白質(zhì)翻譯提前終止，結(jié)構(gòu)和功能出現(xiàn)異常。DHTKD1編碼的蛋白質(zhì)與α-酮戊二酸脫氫酶E1組分相似，主要位于線粒體上，但目前對該蛋白質(zhì)的作用并無相關(guān)的文獻報道。為此我們試圖通過生物化學及分子生物學方法研究其在線粒體能量代謝中的作用，揭開DHTKD1突變與CMT2型疾病的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，DHTKD1的表達水平與細胞內(nèi)ATP（adenosine triphosphate）的水平以及氧化磷酸化的能力密切相關(guān)，說明其在線粒體能量代謝中起著十分重要的作用。進一步研究發(fā)現(xiàn)，DHTKD1沉默之后，控制線粒體發(fā)生的相關(guān)基因的表達水平下降，線粒體生成出現(xiàn)障礙，并導致細胞內(nèi)活性氧（reactive oxygen species，ROS）升高，最終引起細胞生長緩慢以及細胞大量死亡。我們的研究表明DHTKD1在線粒體發(fā)生以及線粒體功能維持中起著重要的作用，DHTKD1突變之后導致的線粒體功能異常以及細胞內(nèi)大量ROS積累對細胞造成的毒害作用可能在CMT2的發(fā)病過程中起了關(guān)鍵的作用。 第二部分Kif18a在小鼠炎癥性結(jié)直腸癌中的作用研究 有絲分裂紡錘體是一個已被證實了的腫瘤化療的重要靶標，像紫杉烷類和長春花堿等藥物已用于臨床。但是，這些針對紡錘體的藥物使腫瘤細胞能夠產(chǎn)生抵抗，從而限制了其廣泛的應用。因此，有必要尋找其他的針對紡錘體的藥物，同時保證腫瘤細胞不至于產(chǎn)生過高的抵抗力。最近，驅(qū)動蛋白家族由于其在有絲分裂中的重要作用被推到了研究浪潮的最前端。驅(qū)動蛋白是一類分子馬達，它們在細胞分裂和細胞內(nèi)的物質(zhì)運輸中有重要的作用。而且，已有研究證明，驅(qū)動蛋白在腫瘤發(fā)生中有重要的作用。 Kif18a隸屬于驅(qū)動蛋白家族8，，它是細胞內(nèi)的一個分子馬達蛋白，利用ATP水解產(chǎn)生的能量沿微管運動，維持微管動態(tài)和參與細胞分裂。我們發(fā)現(xiàn)驅(qū)動蛋白Kif18a在結(jié)直腸癌（colitis-associated colorectal，CAC）小鼠腫瘤組織中高表達，同時Kif18a基因剔除小鼠在AOM/DSS誘導下比野生型小鼠不容易得結(jié)直腸腫瘤。我們進一步的研究表明，Kif18a剔除之后對腫瘤灶的增殖凋亡都有重要影響，這是由于這些腫瘤細胞中AKT的磷酸化水平明顯降低，PI3K/AKT信號通路存在障礙造成的。這些結(jié)果表明Kif18a通過PI3K/AKT信號通路在炎癥性結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展中起重要作用，進一步深入研究有可能使Kif18a在將來能夠作為結(jié)直腸癌的診斷指標，而抑制Kif18a的活性可能能夠用于結(jié)直腸癌的預防及化療。很幸運的是，有報道稱，小分子化合物BTB-1能夠抑制Kif18a的ATPase活性，其詳細機制及臨床應用價值值得進一步研究與開發(fā)。 第三部分Rig-I調(diào)控腸道菌群平衡和結(jié)直腸癌的發(fā)生 Rig-I（retinoic acid-inducible gene-I）是細胞內(nèi)的一種病毒受體，它特異性識別病毒RNA啟動宿主抗病毒先天免疫。在這一過程中，Rig-I通過招募特異性接頭蛋白MAVS (mitochondrial antiviral signaling protein，也稱為Cardif, IPS-1,VISA)，激活下游的IRF3（IFN regulatory factor3）和NF-κB信號通路，產(chǎn)生I型干擾素和炎癥因子，抵抗病毒入侵。RIG-I最初是在全反式維甲酸(alltrans-retinoic acid, ATRA)誘導急性早幼粒細胞白血病(acute promyelocyticleukemia, APL)細胞系NB4分化過程中被發(fā)現(xiàn)顯著上調(diào)的基因。在以往的研究中，我們發(fā)現(xiàn)Rig-I剔除小鼠體內(nèi)Gαi2（G protein subunit α-i2）表達下降并伴有T細胞活化缺陷，易發(fā)結(jié)腸炎，類似人類免疫性腸病(inflammatory bowel disease, IBD)癥狀；Rig-I剔除小鼠對細菌的吞噬能力減弱，容易感染大腸桿菌E. coli；另外Rig-I剔除小鼠B細胞發(fā)育缺陷以及免疫球蛋白IgG3特異性類別轉(zhuǎn)換（classswitch recombination，CSR）受阻，導致小鼠眼睛及頸部皮膚容易發(fā)生S. xylosus感染，這些說明Rig-I在調(diào)節(jié)抗病毒之外的免疫應答中具有更廣泛的作用。另據(jù)研究，在IBD患者中，回腸上皮細胞Rig-I表達下調(diào)，并且伴有明顯的腸道菌群紊亂，而且18%的IBD患者最終可能發(fā)展成為結(jié)直腸癌。我們利用現(xiàn)有的Rig-I基因剔除小鼠模型，通過對不同年齡的小鼠糞便進行高通量測序，發(fā)現(xiàn)與野生型小鼠相比，Rig-I基因剔除小鼠腸道菌群具有更高的豐度和多樣性，兩種基因型的小鼠腸道菌群能夠明顯區(qū)分開來。而且，WT（wild type）和KO（knock out）小鼠腸道菌群在兩周齡就有非常明顯的差異，8周時，KO小鼠腸道菌群已趨于穩(wěn)定，但WT小鼠仍在緩慢變化�？梢酝茰y，WT和KO小鼠在出生后腸道菌群就向兩個不同的方向發(fā)展，KO小鼠在4-8周時即達到了比較穩(wěn)定的狀態(tài)。誘導成瘤試驗結(jié)果顯示，Rig-I-/-小鼠更易發(fā)生誘導性的結(jié)直腸癌，腫瘤部位病變也更嚴重。這說明Rig-I在腸道菌群調(diào)節(jié)以及結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展中都有重要的作用，兩者之間可能存在某種必然的聯(lián)系。
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：R394

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 施君;張文川;;糖尿病周圍神經(jīng)病變發(fā)病機制的研究進展[J];上海交通大學學報(醫(yī)學版);2012年01期

本文編號：2677581