表观遗传调控参与肿瘤细胞辐射应答的机制研究

发布时间：2017-12-16 14:23

  本文关键词：表观遗传调控参与肿瘤细胞辐射应答的机制研究

  更多相关文章： 表观遗传调控 DNA甲基化 组蛋白修饰 micro RNA 三维培养 辐射敏感性

【摘要】：表观遗传修饰是细胞内重要的基因功能调控机制,在肿瘤发生、自身免疫病、细胞分化发育和衰老等过程中起着关键作用。表观遗传调控主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰和microRNA表达等多种方式。本研究以肿瘤细胞和更接近人体内生理特性的三维结构细胞为研究对象,探讨表观遗传调控三种主要方式参与辐射应答的过程与内在机理,以促进对辐射生物效应新机制的认识,及为利用表观遗传调控增强肿瘤细胞辐射敏感性、增加癌症放疗指数提供理论依据和新的靶点。本研究首先以A549等肿瘤细胞为研究对象,通过核型分析染色体构型结合基因干扰等技术,探究了辐射诱导的染色体过早分离现象与microRNA的相关性;通过全基因组表达谱测序结合ChIP-seq和Pull-down等技术,探究了组蛋白赖氨酸甲基转移酶SET8及H4K20甲基化方式对肿瘤细胞的辐射敏感性影响与内在信号通路机理;通过PCR Array检测多个基因mRNA水平和启动子甲基化程度,并进一步结合MSP和基因干扰技术,揭示了三维培养细胞辐射抗性的关键因子。研究发现:(1)miR-142-3p响应辐射应答并参与电离辐射诱导的细胞染色体过早分离。Bod1(染色单体分离依赖蛋白)是miR-142-3p的靶基因,miR-142-3p可通过直接与Bod1 mRNA 3′-UTR结合,调控Bod1表达。过表达miR-142-3p或抑制Bod1表达均可加剧电离辐射诱导的染色体过早分离并引起细胞周期G2/M期阻滞;miR-142-3p通过靶向调控Bod1,可增加肿瘤细胞辐射敏感性。(2)SET8响应辐射应答,抑制H4K20单甲基化;敲低细胞中的SET8表达,抑制53BP1在DNA损伤位点的聚集,增加了细胞的辐射敏感性。全基因组表达谱测序结合H4K20与H4K20me1的ChIP-seq和Pull-down等实验初步表明,RNF8、BARD1、PAK6和CDK10等基因涉及SET8相关的DNA修复进程。(3)3D培养细胞中多个细胞周期调控关键基因表达较低,其基因启动子发生高甲基化;3D细胞辐射后,高甲基化的启动子发生去甲基化,基因的表达水平明显上调;在2D培养细胞无上述现象发生。进一步研究显示,3D细胞RBL1启动子甲基化引起的低表达可增强辐射抗性,过表达RBL1会导致细胞辐射抗性下降。我们的研究结果表明:表观遗传的三种主要调控方式参与了细胞的辐射应答过程;表观遗传修饰影响细胞的辐射敏感性,为与放射治疗相结合、增加癌症放疗指数提供了理论依据和新的靶点;3D结构细胞是更接近人体生理特征的生命现象研究模型,可促进药物学的研发和拓宽对辐射生物效应的认识。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R730.55

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本文编号：1296372