NF-κB信號(hào)通路的表觀遺傳學(xué)調(diào)控——在腦膠質(zhì)瘤模型中的研究.pdf

1、細(xì)胞核因子NF-κB，是由Sen和Batlimore于1986年首先在B細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的一種能結(jié)合于免疫球蛋白κ輕鏈增強(qiáng)子B位點(diǎn)的核蛋白。NF-κB廣泛存在于真核細(xì)胞內(nèi)，是由Rel蛋白家族的成員以同源或異源二聚體形式組成。已發(fā)現(xiàn)的NF-κB家族成員有：NF-κB1(p50/p105)、NF-κB2(p52/p100)、p65(RelA)、RelB和C-Rel。幾乎所有的Rel/NF-κB蛋白都可以形成同源二聚體或異源二聚體，進(jìn)而結(jié)合到下游靶

2、點(diǎn)DNA上調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄，最常見(jiàn)的二聚體是p50-RelA異源二聚體，即通常指的NF-κB；在細(xì)胞內(nèi)，所有的NF-κB蛋白都帶有一個(gè)能夠介導(dǎo)DNA結(jié)合，蛋白核轉(zhuǎn)位的REL同源結(jié)構(gòu)域。不同的NF-κB二聚體的轉(zhuǎn)錄激活特性不同，結(jié)合的靶DNA也不同，調(diào)控不同的基因表達(dá)，形成NF-κB功能多樣性。迄今的研究發(fā)現(xiàn)，NF-κB信號(hào)通路的激活既是機(jī)體抵抗病原侵入的重要基礎(chǔ)，又是病原造成機(jī)體損害的常見(jiàn)機(jī)制；既提供對(duì)細(xì)胞生存、增殖、分化過(guò)程的正常信號(hào)支

3、持，又常常在細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化以及隨之而來(lái)的腫瘤發(fā)生、發(fā)展中起著關(guān)鍵作用。更有一些新的研究表明，NF-κB信號(hào)調(diào)控可能將病原感染、炎癥病理與腫瘤發(fā)生相互連接起來(lái)。
　　 在正常細(xì)胞中，細(xì)胞通過(guò)NF-κB信號(hào)通路的抑制因子IκB蛋白結(jié)合到其REL同源結(jié)構(gòu)域，掩蓋NF-κB的入核信號(hào)肽段，將NF-κB蛋白束縛在胞漿，從而嚴(yán)格控制NF-κB的蛋白活性。在細(xì)胞內(nèi)外的某些信號(hào)的誘導(dǎo)下，IκB蛋白常常通過(guò)磷酸化介導(dǎo)的蛋白降解過(guò)程，蛋白水平常被抑制

4、在較低水平。這種情況下，NF-κB的蛋白亞基會(huì)發(fā)生同源或異源的二聚化并入核，作為轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子啟動(dòng)下游基因的轉(zhuǎn)錄翻譯過(guò)程，發(fā)揮其轉(zhuǎn)錄調(diào)控活性；而另一方面，IκB同時(shí)又作為NF-κB調(diào)控的下游靶基因，在NF-κB活化后被轉(zhuǎn)錄上調(diào)其表達(dá)。由此，NF-κB與IκB之間形成一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的反饋調(diào)控，共同協(xié)調(diào)細(xì)胞內(nèi)這一信號(hào)通路的調(diào)節(jié)平衡。
　　 而在很多免疫相關(guān)疾病、炎癥以及腫瘤等的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中，NF-κB的轉(zhuǎn)錄活性處于持續(xù)被激活的狀態(tài)，N

5、F-κB與IκB之間的負(fù)反饋調(diào)控便與這個(gè)現(xiàn)象呈現(xiàn)矛盾；IκB對(duì)NF-κB的負(fù)反饋調(diào)控不能表現(xiàn)作用；僅僅依靠IκBα蛋白磷酸化介導(dǎo)的蛋白降解能否完全遏制這樣的負(fù)反饋，目前尚無(wú)定論。我們的前期實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)IκBα的mRNA水平確實(shí)在NF-κB激活后被顯著上調(diào)，但其蛋白水平卻意外地表現(xiàn)出表達(dá)下調(diào)的現(xiàn)象，即提示存在一種調(diào)控機(jī)制影響IκB轉(zhuǎn)錄后翻譯過(guò)程；而microRNA的表觀遺傳學(xué)調(diào)控作用恰好在這一過(guò)程中起到重要作用，能夠?qū)D(zhuǎn)錄后翻譯過(guò)程進(jìn)行有

6、效調(diào)控。是否存在一個(gè)或多個(gè)microRNA參與了這一信號(hào)通路的表觀遺傳學(xué)調(diào)控成為我們研究的重要內(nèi)容。
　　 microRNA是新近發(fā)現(xiàn)的一類長(zhǎng)度約22nt的非編碼小分子RNA，對(duì)其目標(biāo)基因通過(guò)序列特異的結(jié)合，在胚胎發(fā)育分化、細(xì)胞分裂等過(guò)程中起著重要的調(diào)控作用，多發(fā)揮負(fù)調(diào)控作用。大量研究已證實(shí)microRNA與多種惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，同樣參與腫瘤侵襲、細(xì)胞增殖、抗凋亡、血管增生等過(guò)程，并可能成為腫瘤治療的新靶點(diǎn)。
　

7、　 microRNA的作用機(jī)制，根據(jù)microRNA種子序列與靶位點(diǎn)互補(bǔ)匹配的程度有不同的作用途徑。microRNA種子序列與靶位點(diǎn)不完全互補(bǔ)，結(jié)合在mRNA3'UTR阻止其翻譯，影響蛋白表達(dá)水平；當(dāng)microRNA種子序列能與靶位點(diǎn)完全互補(bǔ)配對(duì)時(shí)，microRNA能剪切mRNA，從而影響其mRNA水平。但這方面的研究并不確實(shí)，很多理論還在補(bǔ)充研究中。另外，前體microRNA在成熟過(guò)程中產(chǎn)生兩條成熟體，即microRNA和micro

8、RNA*。
　　 我們的研究證實(shí)miR-30e*參與人膠質(zhì)瘤細(xì)胞的侵襲這一過(guò)程，并通過(guò)一系列體內(nèi)外功能試驗(yàn)，證實(shí)miR-30e*不僅能夠促進(jìn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的侵襲性和促進(jìn)血管增生；而且通過(guò)microRNA靶基因數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)照分析，我們發(fā)現(xiàn)IκBα可能是miR-30e*靶基因之一，在IκBα的3'UTR序列上存在與miR-30e*種子序列結(jié)合的靶點(diǎn)，之后一系列試驗(yàn)更確證了兩者之間的靶向關(guān)系；進(jìn)一步研究證實(shí)miR-30e*促膠質(zhì)瘤侵襲的作用

9、是通過(guò)下調(diào)其靶基因IκBα的蛋白表達(dá)而影響NF-κB相關(guān)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路而實(shí)現(xiàn)的。miR-30e*打破了NF-κB與Iκ3之間反饋調(diào)控中IκB對(duì)NF-κB的負(fù)調(diào)控作用，實(shí)現(xiàn)了NF-κ3持續(xù)活化，從而促進(jìn)了膠質(zhì)瘤的不斷惡性進(jìn)展。
　　 另一方面，我們的研究證實(shí)miR-182能夠下調(diào)其靶基因FOXO3a的表達(dá)，從而促進(jìn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的增殖。而FOXO3a則被證實(shí)能夠負(fù)調(diào)NF-κB的轉(zhuǎn)錄活性，提示NF-κB在miR-182促進(jìn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖

10、的過(guò)程中的重要作用。
　　 作為研究的腫瘤模型，膠質(zhì)瘤是中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤中最常見(jiàn)的惡性腫瘤，約占全部顱內(nèi)腫瘤的40％～50％。膠質(zhì)瘤預(yù)后很差，其1年累計(jì)生存率僅有30％，而惡性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(GBM，Grade IV)的平均生存時(shí)間不到一年；由于惡性膠質(zhì)瘤具有侵襲性生長(zhǎng)的特性，瘤灶往往與周圍腦組織邊界不清，盡管現(xiàn)代顯微外科技術(shù)、放療、化療等綜合治療措施已獲得巨大的進(jìn)展，但是目前臨床上也難以做到病理學(xué)上的全切除，膠質(zhì)瘤術(shù)后復(fù)發(fā)率非常

11、高，這也是導(dǎo)致膠質(zhì)瘤高死亡率的主要因素。所以，針對(duì)膠質(zhì)瘤高度侵襲性的研究成為目前研究的一大熱點(diǎn)，找到抑制膠質(zhì)瘤侵襲的方法可能成為治療膠質(zhì)瘤、預(yù)防膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)的有效途徑。
　　 在臨床膠質(zhì)瘤樣品中，采用microRNA芯片技術(shù)，建立正常腦組織與膠質(zhì)瘤組織中的microRNA表達(dá)譜，不僅能鑒定出一批膠質(zhì)瘤中特異表達(dá)的microRNAs，同時(shí)我們分析了microRNAs表達(dá)水平與膠質(zhì)瘤臨床樣本病理特征(如年齡，性別，生存狀態(tài)，預(yù)后等)之