结直肠癌是人类致死率较高的癌症之一,因此揭示肠道内肿瘤发生的分子机制具有重要的意义。Musashi (Msi)是一个在进化上十分保守的RNA结合蛋白,其主要结构和表达模式在线虫(C. elegans)、果蝇(Drosophila)、海鞘(Ciona intestinalis)和整个脊椎动物种群之中都很保守。在哺乳动物体内,Musashi有两个同源基因,分别是Musashi1(Msil)和Musashi2(Msi2)。Msi1和Msi2在蛋白序列以及构成RNA结合域的序列上有着高度的同源性。近年来的文献报道显示,Msi1和Msi2蛋白在神经干细胞和乳腺干细胞以及造血细胞内的表达量很高,并且检测到在与之对应的神经胶质瘤,乳腺癌细胞和血癌细胞中表达量显著升高。这说明Msi1和Msi2在对干细胞内稳态调控和肿瘤形成的过程中起到了重要的作用。然而,到目前为止对Msi2在肠干细胞以及肠道肿瘤发生过程中的功能知之甚少。经研究发现,Msi2/MSI2蛋白在小鼠小肠干细胞存在的隐窝内表达,并且在人多种消化道癌组织中表达量升高。本研究利用DOX (Doxycycline)诱导人源Msi2过表达的转基因小鼠TRE-Msi2,系统地探索了Msi2/MSI2在小鼠小肠上皮组织肿瘤形成中的功能和作用机制。Msi2过表达引起TRE-Msi2小鼠小肠上皮细胞增殖加速,细胞分化受阻,细胞凋亡加速,隐窝的高度以及密度相较于野生型小鼠显著增高及增大。这些表型与APC蛋白功能缺失后小鼠肠道表型相似。并且通过GSEA (Gene set enrichment analysis)的分析发现Msi2过表达后的基因表达特征与APC (Adenomatous Polyposis Coli)功能缺失相似。APC作为Wnt信号通路重要的抑制因子,其突变与结直肠癌的发生密切相关。在肠道肿瘤模型小鼠APCmin/+小鼠体内过表达Msi2后,导致形成的腺瘤数量增加。以上结果表明Msi2/MSI2在肿瘤形成过程中起到了重要的作用。然而,过表达Msi2后并未检测到Wnt信号通路的激活,也并未观察到APC在mRNA和蛋白水平上的改变,这一结果显示Msi2/MSI2独立于Wnt信号通路促进了小肠肿瘤的形成。为了揭示Msi2的分子作用机制,我们通过Clip-Seq技术对Msi2/MSI2靶标基因在全基因组水平进行了筛选,发现PTEN、lrig1、p21和bmpr1α等肿瘤抑制因子是Msi2/MSI2的靶标基因。结合GSEA的结果和生化结果,我们证实Msi2/MSI2通过结合于PTEN基因的3’UTR来抑制PTEN mRNA的翻译。PTEN蛋白水平下调激活了PI3K-Akt-mTORC1信号。综上所述,本研究发现了Msi2/MSI2通过抑制PTEN激活了mTOR信号通路,并获得了与APC功能缺失相似的小肠上皮细胞的表型及基因表达特征。本研究首次揭示出Msi2/MSI2作为APC下游的关键致癌基因,有效的调控了一条平行于Wnt信号通路的PTEN-PI3K-Akt-mTORC1信号通路来促进小肠肿瘤形成。