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LIS1基因参与了细胞内很多重要的生理活动,如神经元的迁移,有丝分裂,细胞内朝向微管负端的内膜系统运输,高尔基体的定位,血小板因子的降解等过程。由于染色体的单拷贝缺失(haploinsufficicncy)或基因突变引起的LIS1蛋白表达量的下降会引起大脑皮层神经元迁移异常,大脑结构发育异常,表面光滑,导致一种疾病——脑无回(Lissencephaly)的发生。此外,最近的研究发现,LIS1基因拷贝数的扩增同样会导致入和小鼠大脑结构的异常和发育的延迟。已有的对LIS1基因的研究工作主要集中在神经系统的发育和脑无回疾病的致病机理,而LIS1基因和肿瘤的发生和发展的研究报道甚少。
实验室的研究发现,LIS1基因的mRNA和蛋白的表达水平在约70%的临床肝癌组织中显著下调,在肝癌细胞系HepG2和Huh7中的表达量也较低,提示LIS1基因存肝癌的发牛或发展过程中起一定的作用。
使用逆转录病毒介导的shRNA和体外合成的siRNA抑制正常肝细胞和NIH3T3细胞内源LIS1蛋白的表达,发现抑制LIS1蛋白的表达会导致细胞的生长变慢,流式细胞仪分析的结果显示,抑制细胞中LIS1蛋白的表达,导致有丝分裂阻滞,多倍体的形成,并伴随凋亡的发生。
免疫荧光实验分析表明抑制细胞中LIS1蛋白的表达后,有丝分裂中期时染色体不能汇集(congression)到赤道板,后期部分染色体丢失,丢失的染色体形成微核(micronuclei):此外,纺锤体受到严重破坏,表现为多极纺锤体(multipolarspindle)的形成,纺锤体的极点(spindle pole)变的松散。中期染色体汇集的异常和纺锤体的异常是引起有丝分裂阻滞和形成多倍体的原因。
LIS1被抑制后,有丝分裂不能完成,细胞会走向凋亡,证明这种凋亡不依赖于细胞内的p53通路。
进一步用体外和体内的实验分析LIS1基因的低表达是否会促进NIH3T3细胞发生恶性转化,软琼脂实验显示抑制LIS1基因的表达会提高永生化的NIH3T3细胞的克隆形成能力,动物实验表明LIS1基因被抑制后,NIH3T3细胞可以在裸鼠皮下成瘤,上述实验证明LIS1基因的低表达可以促进NIH3T3细胞的转化。此外,细胞中过表达LIS1基因引起和抑制LIS1基因相似的表型,值得注意的是过表达LIS1也可以使NIH3T3细胞发生转化,提示LIS1基因的表达量在细胞内受到严格的调控,不管高表达或低表达,都和肿瘤的发生和发展相关。
杂合性缺失分析的结果显示在10%的肝癌组织样本中,LIS1基因所在的染色体位置有微卫星小稳定性(microsatellite instability),可能是部分肝癌样品中造成LIS1基因的低表达的原因。
工作第一次发现LIS1基因在肝癌中的表达量明显的低于癌旁,抑制LIS1基因的表达引起的有丝分裂的异常会导致细胞基因组的不稳定性,促进NIH3T3细胞发生恶性转化,过表达LIS1基因引起相似的表型,而且也会促进NIH3T3细胞的转化。LIS1基因不但在神经系统的发育中起重要作用,工作表明LIS1基因还可能和肿瘤的发生和发展密切相关。