增殖细胞中p53基因表达的研究以及新的功能

发布时间：2017-12-23 17:25

  本文关键词：增殖细胞中p53基因表达的研究以及新的功能　出处：《南京大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 细胞竞争 细胞增殖 p53基因启动子 Mdm2 Mdm4 p53

【摘要】：p53被认为是最重要的肿瘤抑制基因之一。流行病学调查数据很好诠释了p53的抑癌作用：一半以上的人类肿瘤样品携带有p53的基因突变。p53基因编码了一个53KD的转录因子,它可能参与了对数百个靶基因的调控,从而行使其诱导细胞周期阻滞、细胞凋亡和衰老的功能。关于p53的调控已经作了大量的研究,其中,翻译后修饰被认为在p53活力调控方面起主导地位。MDM2和MDM4被认为是最关键的两个p53负调控因子。然而,关于p53转录水平的调控,尤其是体内的调控,却鲜有关注。因此,p53基因转录调控的重要性也不得而知。在本研究中,我们首先构建了BAC转基因的p53-LacZ报告小鼠来研究p53在体内的表达模式。我们发现,p53启动子在多个组织中的增殖区域中高度活跃。这提示,p53基因启动子在增殖细胞中活力比较高。为了研究p53基因本身的表达是否遵循p53-Lacz报告小鼠所揭示的规律,我们进行了一些列的体内体外实验。首先,在体外细胞培养实验中,我们发现p53mRNA在增殖细胞中高表达,这与以前的观察一致。在压力信号存在的情况下,增殖细胞中p53通路激活强烈。然后,我们研究了体内p53表达的情况。通过比较幼年小鼠和成年小鼠体内p53的表达情况,我们发现p53的表达水平的高低和增殖细胞的多少间存在正相关。为了更精确的研究细胞增殖和p53表达间的关系,我们采用了部分肝切除的模型。同时,我们也发现肝脏再生过程中的肝细胞表达更高水平的p53 mRNA.进一步,在另外一个实验中,经过X光照射后,我们发现有BrdU掺入的细胞特异地累积更高水平的p53蛋白。这些都说明p53基因的启动子在增殖细胞中是高度活跃的。在压力信号下,高水平的p53导致增殖细胞中p53通路的强烈激活。强烈的p53激活能够通过细胞自主性的方式导致增殖细胞出现周期阻滞甚至凋亡。但是,考虑到健康人群很少受到诸如放射性物质或者化疗药物等极端压力信号的威胁,讨论轻微的p53激活所产生的生理效应或许更有意义。为了研究p53轻微激活所产生的生物学效应,我们构建了胰腺特异的Mdm2和Mdm4双杂合小鼠。我们发现,在胰腺发育过程中,Mdm2+/- Mdm4+/-细胞丢失了。然而,小鼠胰腺的大小,结构和功能都没有受到影响。我们观察到的现象与“细胞竞争”有些类似。细胞间的交流是个体发育的核心。作为细胞间交流的一个方面,细胞间的竞争决定了哪些细胞能够存活下来,从而有利于选择最合适的细胞来参与个体发育的后续进程。细胞竞争也被认为参与了肿瘤发生和生长的过程。目前为止,对哺乳动物中细胞竞争知之甚少,研究得也不多。作为一个重要的肿瘤抑制基因和压力-响应网络的节点,p53是否也参与了固态组织中的细胞竞争行为,尤其是p53是否在哺乳动物胚胎发育过程中的细胞竞争现象中起作用还不清楚。在本课题中,通过采用Mdm2+/- Mdm4+/-双杂合策略,我们发现这种策略确实能够轻微的激活p53信号通路,但是,Mdm2+/- Mdm4+/-双杂合的小鼠胚胎的发育是正常的,并未显现明显的发育缺陷。令我们感到惊讶的是,Mdm2+/-Mdm4+/-细胞在嵌合体的胚胎发育过程中被淘汰了。通过使用不同的系统,我们发现Mdm2+/-Mdm4+/-细胞在嵌合体的胚胎发育过程中的淘汰现象时普遍的。这也提示了胚胎发育过程中,个体偏好选择p53活力较弱的细胞群体。总结一下,我们首次发现,p53基因的启动子在增殖细胞中是高度活跃的；在压力信号下,这导致增值细胞中p53通路的强烈激活。增殖细胞中p53通路的强烈激活会导致细胞周期阻滞甚至细胞凋亡。这可能对p53基因的功能至关重要。另外,我们的发现有助于解释为什么细胞增殖旺盛的组织对诸如放疗和化疗等压力信号更敏感。通过轻微地激活p53,在小鼠的胚胎发育中,我们观察到一例新的细胞竞争现象。这是在哺乳动物中观察到的为数不多的细胞竞争现象之一,它进一步肯定了细胞竞争现象的普遍性和保守性。其次,我们的发现也提出了另一个关于p53基因作用方式的全新的模型：强烈的p53激活会通过细胞自主性的方式导致细胞周期阻滞甚至细胞凋亡；轻微的p53激活则通过非细胞自主性的方式导致不同细胞间的竞争行为。我们的发现可能有助于解释人类肿瘤中p53基因突变的广泛性。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：Q75

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本文编号：1324815