甲基硒酸调控食管鳞癌细胞表观遗传改变的机制研究

【摘要】硒作为一种人体必需的微量元素,其抗肿瘤作用仍存在争议。众多研究表明硒的抗肿瘤作用取决于硒的形式、剂量、疾病种类、肿瘤阶段等因素,涉及对某些重要转录因子、信号通路、氧化还原反应的调控等多种机制。本研究主要围绕甲基硒酸(methylseleninicacid,MSA)对食管鳞癌细胞的作用展开。细胞及动物实验表明,MSA不仅能够在体外抑制食管鳞癌细胞生长,还可在4-硝基喹啉-氧化物(4-NQO)诱导的小鼠致癌模型实验中有效抑制4-NQO诱导的小鼠口腔和食管的肿瘤形成。近年来研究发现组蛋白乙酰化等表观遗传学修饰与肿瘤的发生发展密切相关。本研究也检测到MSA处理可以显著提高食管鳞癌细胞组蛋白H3K9位点的乙酰化水平(H3K9acetylation,H3K9ac)。MSA可以降低HDACs的蛋白水平,并抑制其活性。与H3K9ac相关的组蛋白乙酰转移酶GCN5的蛋白水平,在MSA处理后也明显上调。有报道指出,H3K9ac的上升常常与基因转录活化相关。在MSA处理的食管鳞癌细胞中可检测到KLF4的表达上调。染色质免疫沉淀实验(chromatinimmunoprecipitationassay,ChIP)证明,MSA处理后,乙酰化的组蛋白H3更多地结合在KLF4的启动子区。当用KLF4siRNA抑制KLF4的表达后,MSA并不能诱导显著的细胞生长抑制。当用GCN5siRNA抑制GCN5的表达后,H3K9ac和KLF4的蛋白水平都明显下调,且可部分拮抗MSA诱导的细胞生长抑制。这些结果提示,MSA可能通过MSA-HDAC/GCN5-H3K9ac-KLF4机制抑制细胞生长。硒元素具备很强的还原能力,硒蛋白是多种抗氧化酶的重要组成成分,参与机体的抗氧化调节。本研究也发现MSA可以上调氧化应激信号通路中重要转录因子Nrf2的蛋白水平并提高其转录活性。Nrf2的活性主要受其细胞质接头蛋白Keap1的调控。用niRNA表达谱芯片筛选发现MSA处理可上调细胞中miR-200a的表达。有报道指出miR-200a可以靶向作用于Keap1mRNA的3’-UTR区,从而负调控Keap1的表达。我们的研究表明MSA可通过miR-200a来负调控Keap1的表达；而Keap1蛋白水平降低则导致Nrf2蛋白水平升高并促进Nrf2的核易位,从而激活下游靶基因ERBB2的表达。综上所述,本研究发现MSA可在体内、体外均抑制食管鳞癌细胞生长,其作用机制可能通过抑制HDACs活性和提高GCN5蛋白水平,进而选择性提高H3K9ac水平。而H3K9ac水平增加可以活化KLF4的表达,且KLF4的高表达部分介导MSA引起的细胞生长抑制。此外,MSA还通过诱导niR-200a高表达,负调控Keap1,从而活化细胞中Keap1/Nrf2信号通路。
【作者】胡琛霏；
【导师】徐宁志；
【作者基本信息】北京协和医学院，细胞生物学，2014，博士
【关键词】MSA；组蛋白乙酰化修饰；KLF4；miR-200a；Keapl；Nrf2；

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