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LINE-1(Long interspersed nuclear element 1,长散布核元件1)是哺乳动物中广泛存在的逆转录转座子,现今发现的唯一具有自主转座活性的转座子,LINE-1不仅能自主转座,而且它的蛋白质产物可促使其他非自主转座因子的转座,是多种疾病发生的重要诱因,哺乳动物已经进化出一系列的防御机制用来调控逆转录转座子在基因组中的转座。在正常分化的细胞中,LINE-1的启动子被高度甲基化,使其保持沉默状态。当机体对LINE-1的控制能力减弱时,基因组的稳定性会受到巨大威胁,有研究表明在几乎所有的肿瘤细胞中LINE-1均为激活状态。以LINE-1异常活化为突破口,寻找宿主抑制LINE-1的关键因子及其作用方式,将有助于了解肿瘤及基因缺陷性疾病的发生、发展及调控过程。SAMHD1(The SAM domain and HD domain with protein 1,不育α基序结构(SAM)域和组氨酸/天冬氨酸残基双联体结构(HD)域包涵蛋白1)是哺乳动物髓系细胞的一种天然免疫限制因子,在多物种间具有高度的保守性。SAMHD1具有dNTPs三磷酸水解酶活性和RNA酶活性,通过控制细胞内dNTPs池的丰度参与细胞内核酸调控,在维持细胞基因组稳定方面发挥着关键作用。作为宿主细胞的天然抗病毒因子,SAMHD1被发现具有广谱的抗逆转录病毒和DNA病毒功能,LINE-1的转座与逆转录病毒的整合过程十分相似,SAMHD1同样也是宿主调控LINE-1活性的关键蛋白。起初研究者发现SAMHD1的突变可以导致多种自身免疫性疾病的发生,近年来,SAMHD1的频繁突变和LINE-1的异常活化在大肠癌、慢性淋巴白血病、乳腺癌、肺癌和肝癌中分别被陆续报道,这提示SAMHD1突变导致LINE-1异常活化可能是多种免疫疾病及各种癌变的重要诱因。目前人们对于SAMHD1抑制LINE-1的分子机制仍所知有限,普遍认为SAMHD1抑制LINE-1的机制与其抗逆转录病毒类似,依赖其dNTPase活性。借助来源于临床肿瘤组织的SAMHD1突变信息构建突变体,考察SAMHD1抑制LINE-1的可能机制,将有助我们更深刻地了解SAMHD1抑制LINE-1逆转座这一重要的生理过程。本研究将从临床肿瘤组织来源的SAMHD1突变信息出发,构建SAMHD1关键位点的突变体;检测突变对SAMHD1的四聚体形成能力、dNTPase活性、抑制LINE-1能力、SMAHD1蛋白核质穿梭及细胞定位、被Vpx降解能力、T592位磷酸化的影响,寻找这些SAMHD1功能性改变与其对LINE-1抑制能力的关联;比较突变体与野生型SAMHD1在调节LINE-1 RNPs ORF2p逆转录过程的差异,探讨SAMHD1抑制LINE-1的分子机理;检测临床肿瘤样本中SAMHD1突变与LINE-1异常激活情况,明确SAMHD1的突变与LINE-1活性的关联。我们成功的构建了SAMHD1肿瘤相关突变体的真核、原核表达重组体。SAMHD1肿瘤相关突变体形成四聚体的能力变差、并伴随着dNTPase活性降低乃至丧失,SAMHD1肿瘤相关突变普遍影响了SAMHD1功能;多数SAMHD1肿瘤相关突变体失去了抑制LINE-1的能力,而突变体K288T,几乎丧失了dNTPase活性,但对于逆转座子LINE-1的抑制能力几乎不影响,这表明SAMHD1抑制LINE-1并不完全依赖其dNTPase活性;肿瘤相关突变影响了SAMHD1的核定位情况,但是这种亚细胞定位的改变与其抗LINE-1能力的差异没有直接的联系;突变体抑制LINE-1能力的缺失,不能通过592位的磷酸缺失实现恢复;SAMHD1肿瘤相关突变体对LINE-1的抑制情况与其对LINE-1 RNPs的ORF2p的逆转录能力的调节程度一致。对于临床肿瘤样本的检测表明,逆转座子LINE-1在肝癌组织中活性显著增高;在LINE-1异常活化的肝癌组织中存在着更多的SAMHD1突变;在同一份肿瘤样本中检测到LINE-1的活性增加并伴随着SAMHD1的突变,证明肝肿瘤组织中SAMHD1的突变与LINE-1的活性增加很可能存在着直接关联。综述,本研究从临床信息出发,系统探讨了肿瘤组织中SAMHD1突变对于逆转座子LINE-1的影响,证明SAMHD1功能缺失与肿瘤组织中逆转座子LINE-1的异常活化密切相关,发现SAMHD1抑制LINE-1并不完全依赖其dNTPase活性,SAMHD1对于LINE-1 RNPs的ORF2p逆转录功能有着更直接的影响。论文的成果拓展了人们对于哺乳动物逆转座子调控机制的认识,为相关疾病的诊断和治疗提供新的分子机制和靶点。