UVB诱导VEGF表达的胞内信号转导机制研究

发布时间：2019-07-22 16:46

【摘要】：波长为280-320nm的UVB是紫外线诱导细胞发生光损伤反应的关键致伤因素。UVB除了能在基因水平诱导DNA损伤反应之外,细胞中一系列炎性因子的分泌和表达也是UVB诱导细胞损伤反应的重要介导因素。其中血管内皮细胞生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)由于具有促进血管发生、增加血管通透性、促进脉管生成等作用,因此在过度UVB暴露引发的以皮肤红斑、水肿、脱皮等为主要特征的急性光损伤反应以及以皮肤衰老进程加快、皮肤癌发生和发展等为主要特征的慢性光损伤反应中具有重要的作用。尽管目前人们对UVB如何实现VEGF诱导表达的胞内分子机制的认识还十分有限,但拮抗VEGF的表达上调能够显著抑制皮肤组织对UVB的光损伤反应敏感性。因此,揭示UVB诱导VEGF表达的信号转导途径和分子机制在防治UVB引发的一系列急、慢性光损伤反应中具有重要的科学意义和医学价值。本论文主要研究UVB刺激作用下,小鼠胚胎成纤维细胞(mouse embryonic fibroblasts ,MEFs)中VEGF诱导表达的胞内信号转导机制。目前,有关UVB反应中VEGF诱导表达理论分为直接型和间接型两种。所谓直接型指UVB刺激通过转录因子的作用直接引起VEGF表达上调;间接型指在UVB刺激作用下,通过TNFα介导VEGF的表达,但这一过程中似乎并不涉及TNFα与其受体的结合。下面我们分别对这两种理论进行探讨。在第一部分研究中发现,UVB能够上调MEFs细胞中vegf基因启动子活性、并在转录和蛋白水平实现对VEGF的诱导表达。同时我们确定了IKK激酶的催化亚基IKKα在这一过程中的关键作用,并且IKKα可不依赖于IKKα和NF-αB独立介导UVB诱导的VEGF表达。随后,通过生物信息学软件对小鼠vegf启动子区域进行分析,发现vegf启动子区存在3个转录因子AP-1的潜在结合位点。进一步研究发现,AP-1正是位于IKKα下游参与UVB诱导VEGF表达的关键蛋白分子,并且c-Jun和c-Fos是组成UVB诱导活化的AP-1的重要功能亚基,此过程不涉及在肿瘤细胞VEGF诱导表达过程中具有重要作用的HIF1α的参与。由于IKKα与AP-1均在UVB诱导VEGF表达的过程中发挥作用,因此,我们进一步探讨了IKKα与AP-1之间可能存在的功能联系。结果发现,IKKα的存在是实现UVB刺激作用下c-Fos诱导表达的关键调控因素,c-Fos能与c-Jun形成AP-1异源二聚体并结合于vegf启动子区域的AP-1结合位点,从而实现对VEGF诱导表达的调控作用。以上结果确定了IKKα/c-Fos/AP-1信号通路在介导UVB诱导VEGF表达过程中的重要作用。根据目前最新的研究线索,IKKα与IKKα在发挥功能效应过程中的关键区别在于IKKα具有组成性的核定位功能,它能够直接结合于NF-αB靶基因启动子区域并通过催化组蛋白的磷酸化反应,从而实现对NF-αB靶基因诱导表达的调控作用。那么在UVB诱导VEGF表达过程中是否涉及IKKα的这种类似功能模式呢α我们的研究结果发现,UVB能有效诱导核内IKKα活化,同时活化型IKKα能与共定位于细胞核的c-Fos发生相互作用。通过染色质免疫沉淀实验,我们分析了IKKα能否结合于vegf启动子区域。结果显示,UVB刺激作用下,IKKα和c-Fos均能够结合于vegf启动子区域的3个潜在的AP-1结合位点。而这种染色质DNA结合能力正是IKKα发挥核激酶功能的关键前提。进一步的研究发现,IKKα能够通过催化vegf启动子上AP-1结合位点区域的组蛋白H3发生磷酸化修饰反应,从而上调UVB刺激作用下VEGF的诱导表达水平,发挥协同基因转录的调控作用。此部分研究结果揭示了IKKα参与UVB反应中VEGF诱导表达的新途径。这不仅为IKK/NF-κB信号通路的基础理论研究提供了创新性的研究发现,同时,也首次揭示了IKKα不依赖于IKKα独立介导细胞炎性损伤效应的新模式。 p85α是组成PI-3K蛋白激酶中一种重要的调节亚基。由于各种细胞中p85α表达丰度远远超过PI-3K催化亚基p110,因此p85α除了能与p110形成异源二聚体而发挥PI-3K激酶活性以外,单体型p85α也被推断具有独立的生物学功能。本课题组在以往的研究中发现:p85α可不依赖于PI-3K激酶活性通过激活NFAT-TNFα信号通路介导UVB诱导的细胞凋亡反应。那么由p85α介导产生的TNFα是否能够通过间接机制参与VEGF的诱导表达呢α因此,在第二部分研究中,我们对以上假设进行了探索。结果发现,p85α能介导UVB刺激作用下VEGF的诱导表达,转录因子NFAT3是p85α介导这一过程中的下游关键信号分子,TNFα的诱导表达也参与了UVB刺激作用下VEGF的表达。以上结果表明,VEGF在UVB刺激作用下也能够通过p85α/NFAT/TNFα信号通路实现诱导表达。本部分研究结果初步揭示了单体型p85α在细胞炎性损伤效应中的作用机制,使单体型p85α的效应机制研究首次从细胞生存与凋亡调控扩展到炎性反应。综上所述,本论文研究结果揭示了UVB诱导VEGF表达的两条新型胞内信号转导通路,同时阐明了IKKα和p85α这两种重要的信号蛋白分子在VEGF诱导表达过程中的新模式。以上研究结果为与VEGF相关的紫外线损伤防御策略提供了新的依据和思路。
【学位授予单位】：中国人民解放军军事医学科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：R363

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