JMJD6在m6A调控及抗急性淋巴细胞白血病中的机制研究

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背景:急性T淋巴细胞白血病(T-cell acute lymphocytic leukemia,T-ALL)是由于造血细胞出现恶性增殖和分化障碍导致的血液疾病,是一个复杂的多层级、多步骤过程。T-ALL的临床特点表现为病情进展迅速且容易复发,使得其可选择的有效治疗方案十分有限。近年来研究发现,表观遗传学异常在恶性血液病发生、发展的过程中起着重要作用。遗传信息的表观修饰在生物体内是普遍存在的,如DNA甲基化和组蛋白修饰。N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine,m6A)是高等生物m RNA和lnc RNAs上最为普遍的修饰,占所有RNA修饰的60%以上。研究表明,m6A甲基化修饰在转录后调控中发挥重要作用,m6A的丰度可直接或间接的影响RNA的生命周期,也可通过调控可变剪接的方式影响蛋白的功能。m6A甲基化修饰是由多组分相互协调作用发生的动态调控过程。参与调控m6A甲基化修饰的复合物组分及各组分的生物学功能还留有很大的发掘空间。本研究发掘并验证了m6A新的调控亚基JMJD6,深入研究了JMJD6参与调控m6A甲基化过程的具体机制,证明了JMJD6在T-ALL的发展中存在生物学功能。为改善临床治疗和生物医疗研究提供新的方案。方法:本研究在T-ALL细胞系、Hela和293T细胞中,通过质谱分析(MS)、免疫共沉淀(co-IP)、免疫荧光(IF)等实验手段证明了目的蛋白JMJD6和WTAP蛋白间的相互作用关系,且JMJD6对于T-ALL的生存至关重要。同时,我们利用点印迹(Dot blot)、免疫印迹法(Western blot)、实时荧光定量PCR(RT-q PCR)和RNA甲基化测序(Me RIP-seq)检测JMJD6的表达对m6A水平的具体调控机制。Jurkat和MOLT4等细胞中敲降JMJD6基因的表达,CCK-8、细胞计数等方法确定了JMJD6基因的改变对T-ALL细胞增殖的影响。最后,利用转录组学测序等技术对其潜在的机制进行了初步的探索,并对显著变化的基因进行生物信息学的分析(主要包括:基因差异分析、可变剪接分析、通路富集分析),筛选并验证JMJD6参与T-ALL增殖调控的具体通路。结果:本研究发现并证明了JMJD6与WTAP的相互作用关系,在亚细胞定位上揭示JMJD6与WTAP在细胞核中共定位。根据WTAP与JMJD6的蛋白功能域进行了截短,由此确定JMJD6与WTAP的相互作用依赖于WTAP蛋白的N端(1-246aa)结构域。随后对JMJD6调控m6A的机制进行了深入研究,发现JMJD6的表达改变会显著影响m6A的整体丰度,但JMJD6的表达变化对m6A甲基转移酶和去甲基化酶的基因或蛋白的表达无明显影响。同时,我们还发现JMJD6的表达缺失会显著抑制T-ALL细胞的增殖更新,并在T-ALL细胞Jurkat中敲降JMJD6,构建m RNA文库对转录组测序(RNA-seq)的数据进行分析,确定JMJD6表达缺失后显著影响了蛋白合成相关通路的活性。基于生信分析和实验验证了PI3K/AKT/m TOR信号通路中的下游效应因子RPS6(核糖体蛋白S6)的磷酸化水平降低,初步猜想JMJD6影响T-ALL细胞增殖是由于影响了蛋白合成相关通路的活性而间接发挥的增殖抑制功能。结论:本论文基于现有甲基转移酶WTAP发现并验证了与其相互作用的蛋白JMJD6。利用各种细胞及分子生物学手段,从功能上证明了JMJD6可以显著的调控m6A甲基化水平。揭示了JMJD6在T-ALL中维持了癌细胞的增殖,并初步分析了JMJD6影响T-ALL细胞增殖的调控机制。该论文的研究为m6A调控T-ALL提供了理论依据,后续我们还将对JMJD6调控m6A甲基化的具体模式以及JMJD6调控m6A与促进T-ALL增殖二者间的联系进行详细的分析验证,为靶向该调控机制治疗T-ALL提供新的思路。
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