DNA损伤应答中p38α的作用机制及乳腺癌干细胞与Tregs的相互作用研究

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第一部分  背景:化疗和放疗可以引起快速增殖的肿瘤细胞发生 DNA损伤,DNA损伤可以通过激活 p53信号通路来激发细胞周期停滞或细胞凋亡。激活的 p53信号通路通过转录调控p21WAF1的表达来引起可逆的细胞周期停滞,这样为DNA损伤修复和细胞再次利用完整的 DNA进入细胞周期提供了时间[1,2]。如果不能修复损伤的DNA,细胞会发生凋亡,而这一过程也是由p53信号通路调控的。通过翻译后修饰,p53通过诱导PUMA的表达来促进细胞凋亡[3,4]。  p53通过调控不同的目的基因的表达来决定细胞的命运,而p53的转录活性是由不同的翻译后修饰来决定的[5]。细胞发生 DNA损伤后,p53既可以被磷酸化,也可以被乙酰化[6-8]。p53可以被组蛋白乙酰转移酶CBP/p300乙酰化其K320[7,9]、K164[10]或C端结构域的K370、372、373和K382[8]等位点,这样可以阻断Mdm2和Mdmx与p53的结合,从而抑制p53的降解并促进p53与其目的基因的启动子结合。另外,组蛋白乙酰转移酶hMOF和Tip60可以乙酰化p53的K120位点,并激活其促凋亡活性而非其调节细胞周期停滞的活性[11]。  Tip60是组蛋白乙酰转移酶(HATs)MYST家族的成员,参与多种细胞功能的调节[12,13]。Tip60作为共转录调节因子与目的基因的启动子结合,通过乙酰化组蛋白来促进目的基因的表达。另外,Tip60可以通过直接相互作用并乙酰化修饰非组蛋白来调节其活性或表达水平[11-13]。有研究表明,Tip60参与细胞的凋亡[14,15]、DNA损伤的应答[16]以及原癌基因诱导的衰老[17],同时,Tip60还是一个潜在的抑癌基因[18]。  DNA损伤发生后,Tip60可以通过乙酰化p53的K120位点,并促进细胞发生凋亡;在Ras原癌基因诱导的细胞衰老中,p38磷酸化Tip60的T158位点,并激活 Tip60的乙酰转移酶活性。因此,我们的研究旨在明确是否 p38介导的Tip60磷酸化可以使Tip60在DNA损伤诱导凋亡等其他生物学功能中起作用。  结果:我们发现DNA发生损伤后,可以导致p38磷酸化并激活其激酶活性,磷酸化 Tip60的 T158位点,从而导致 p53K120乙酰化;而且 p38α和 Tip60对p53K120的乙酰化、p53与PUMA启动子的结合、PUMA表达的诱导以及细胞的凋亡都是必要的,当通过RNAi下调p38α和Tip60的表达或通过小分子抑制剂抑制p38α的活性都会使p53-K120位点的乙酰化程度、p53与PUMA启动子的结合效率、PUMA的表达水平以及凋亡细胞的比例降低;另外,通过直接过表达持续激活的p38α上游基因MKK3和MKK6就可以导致Tip60T158的磷酸化水平、p53K120的乙酰化水平以及PUMA的表达水平增加,从而引起细胞凋亡;但是把Tip60的T158位点突变为A158后,Tip60不能被p38α磷酸化,从而不能引起其下游p53K120的乙酰化、不能诱导PUMA表达和细胞凋亡。  结论:DNA损伤应答的过程中,p38在激活 Tip60的乙酰转移酶活性中起了重要作用,并且对 Tip60下游通路 p53/PUMA的诱导表达及其引起的细胞凋亡至关重要;同时提示了p38和Tip60抑制肿瘤的机制。  第二部分  背景:近期研究表明,在乳腺癌中有肿瘤干细胞存在[1-3],而且最肿瘤的复发[4]、转移以及耐药[5]等过程都起到重要作用。像正常肿瘤细胞一样,肿瘤干细胞干性的维持也需要与肿瘤微环境的相互作用[6]。  肿瘤微环境主要由包括糖蛋白、透明质酸和纤维状蛋白(例如:胶原、纤连蛋白和层粘连蛋白)等组成的细胞外基质和基质细胞组成。基质细胞包括成纤维细胞和脂肪细胞等间叶状细胞、血管系统相关的细胞以及免疫细胞[7]。很多研究表明肿瘤微环境可以增加干细胞的干性,而且同时,肿瘤干细胞也可以修饰肿瘤微环境。例如,在多种肿瘤中成纤维细胞可以调控肿瘤干细胞的平衡[8,9]。作为免疫系统的重要组成部分,在乳腺癌中 CD4+CD25+ Tregs可以抑制肿瘤的免疫应答[10,11]、促进血管新生[12]以及转移[13,14]。但是,在乳腺癌中Tregs对肿瘤细胞干性的调节目前研究较少。  肿瘤组织可以通过多种细胞因子的表达招募 CD4+CD25+Tregs进入肿瘤微环境[10]。目前研究表明,霍奇金氏淋巴瘤可以通过分泌CCL22招募Tregs[15],而且卵巢癌细胞可以通过分泌CCL28招募Tregs进入肿瘤微环境[16]。另外,胰腺癌细胞可以通过CCL5招募Tregs[17]。但是,关于乳腺癌干细胞对Tregs招募的具体机制尚不清楚。  结果:我们探讨了Tregs可以促进乳腺癌细胞的干性,并且肿瘤干细胞可以招募Tregs进入肿瘤微环境。我们发现使用Tregs上清液处理细胞后,肿瘤细胞中侧群细胞比例、ALDHbr细胞比例、细胞成球数量增加,而且可以增加乳腺癌细胞的耐药以及干性相关基因 Sox2、Nanog、Klf4、Oct4的表达。同时,在小鼠肿瘤模型中证实,Tregs可以促进肿瘤的成瘤以及转移能力。另外,我们证实,过表达肿瘤干细胞重要的维持基因Sox2后,细胞可以通过调节NF-κB信号通路促进CCL1的表达,从而增加了Tregs的招募。另外,我们通过对乳腺癌病人的组织切片染色发现,SOX2的表达程度与肿瘤组织中Tregs的浸润程度成正相关。  结论:Tregs细胞可以增加乳腺癌细胞的干性,同时,乳腺癌干细胞可以通过调节NF-κB信号通路促进CCL1的表达,从而增加Tregs的招募。SOX2的表达程度与肿瘤组织中Tregs的浸润程度成正相关。
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