人源NDRG2(又名SYLD或KIAA1248)是我室在1999年利用基于PCR的消减杂交技术进行神经胶质瘤与正常脑组织的基因表达差异研究时发现的一个低表达的新基因[GenBank登录号AF159092][1]，其mRNA全长为2024bp,编码一个含有357个氨基酸残基、分子量约41kDa的功能未知蛋白。该基因染色体定位在14q11.2，含有16个外显子，15个内含子。由于该基因在氨基酸序列上与已发现的N-myc下游基因NDRG1(N-mycdown-streamregulatedgene1)具有较高的同源性，将其命名为NDRG2。该基因在成人骨骼肌、脑和心肌中高表达，而在其他组织中低表达或不表达[2]。国内外其他实验室也相继报道了该基因。近些年来对NDRG2基因进行了大量的研究，但其功能到现在仍然没有明确。为了深入探索该基因的功能，我们利用PSA，Superfamily和3D-PSSM[3-4]等软件分别从Ndrg2蛋白的二级结构，空间构象和折叠分类等方面进行预测，结果发现Ndrg2在结构上(19-298位氨基酸)与α/β水解酶类蛋白具有高度的同源性，而α/β水解酶家族包括多种细胞抗氧化应激反应的酶类[5]，提示该基因可能参与氧化应激。通过对NDRG2启动子区进行相关软件的分析，我们找到了三个可能的HRE(HypoxiaReactionElement)位点。另外，Ndrg2与Ndrg1有很高的同源性，而Ndrg1与细胞的低氧应激反应相关，推测Ndrg2可能也参与了低氧应激反应。为了验证上述推测，我们以A549细胞系为研究对象，给予该细胞低氧及其模拟类似物(CoCl2、NiCl2)刺激，通过半定量RT-PCR和Western-Blot方法检测，观察到NDRG2随刺激时间的延长在mRNA水平和蛋白质水平均逐渐升高。另外，为了避免细胞特异性的存在，我们又选取HepG2和SkBR-3两株细胞系，观察到了同样的现象。初步的实验结果显示Ndrg2与低氧应激存在一定的联系。在低氧应激反应过程中，HIF-1分子作为最主要的应激反应分子和转录因子，调控着其下游许多低氧应激反应相关基因的表达(如VEGF和EPO等)。受HIF-1分子调控的基因其启动子区或增强子区普遍存在一个或数个低氧反应元件HRE，我们通过生物信息学分析在NDRG2的启动子区找到了3个可能的HRE位点，这些HRE位点的存在，使我们进一步推测NDRG2基因在低氧刺激后表达水平的升高，可能是受HIF-1分子调控的。我们将外源的HIF-1a分子转染入A549细胞系，发现随着外源HIF-1a分子表达水平的升高，Ndrg2的表达水平也逐渐升高；同时我们又构建了HIF-1a分子的干涉载体，封闭HIF-1a分子后，再给予低氧刺激，Ndrg2的诱导升高水平明显降低；为了寻找NDRG2基因启动子区的功能性HRE位点，围绕3个可能的HRE位点我们构建了一系列的突变体，通过双荧光素酶报告系统检测，我们发现3个HRE位点在HIF-1调控NDRG2表达水平升高的过程中均发挥着一定的作用。另外，在实验过程中，我们又发现了一个非常有意义的现象：当细胞处于静息状态没有任何刺激时，Ndrg2表达量低且主要定位于细胞质中；当给予细胞低氧刺激后，Ndrg2的表达量逐渐升高同时可观察到其转位入细胞核。Ndrg2低氧刺激前后转位现象的发生，对其功能的研究具有重要的提示作用。明确了Ndrg2参与低氧应激反应的这一事实，但该基因在这一过程中具体发挥着什么样的作用又成为我们关注的重点。我们构建了三个NDRG2的干涉载体，筛选出干涉效果最好的进行稳定转染，获得了1个稳转细胞株。通过MTT和FCM检测，观察到在低氧刺激条件下，干涉NDRG2基因的细胞其周期发生明显的阻滞，细胞的生长明显变慢。提示Ndrg2在低氧应激反应过程中具有促进细胞周期进行，维持细胞基本正常生理功能，最终对处于低氧状态的细胞起到一定保护作用。综上所述，我们首次提出了NDRG2参与低氧应激反应的假设，并通过实验证实了这一推测。进一步提出并证明NDRG2受HIF-1分子调控，参与低氧应激反应的分子基础。发现Ndrg2分子低氧刺激前后的核转位现象，为深入研究其功能提供了重要的线索。通过RNA干涉的方法，初步证实了Ndrg2在低氧应激反应过程中促进细胞周期，维持其正常生命活动的功能。NDRG2作为一个新基因，其发挥的具体功能成为研究的热点，本研究从低氧应激这一新的视角入手，将为充实和完善该基因的功能奠定重要的基础。