研究背景:急性髓细胞白血病是成人急性白血病的常见形式,约占儿童急性白血病的15~20%,发病率随着年龄增加而升高;进展迅速,致死率高。急性髓细胞白血病(AML)是一种未成熟髓系细胞的恶性克隆性增殖性、遗传学异质性疾病,发生于骨髓、外周血以及偶见于其他组织。主要特征是快速生长的异常白细胞集聚于骨髓并扰乱了正常血液细胞的生成。尽管已经发现了很多白血病的发病危险因素和染色体异常以及基因突变,但是白血病的特异性病因跟其他癌症一样仍然未知。遗传学上反复发生的染色质异常和基因突变、表观遗传学调控(如DNA甲基化、组蛋白修饰和microRNA)等均被认为是AML发病的重要机制。随着白血病机制研究的深入,很多研究证实蛋白质翻译后修饰在白血病的发生过程中呈现出多样而重要作用。近年来的大量研究深入揭示了SUMO化修饰过程积极广泛参与了白血病的发生发展和转归的过程。已有很多研究表明PRDM16是一个非常重要的转录辅助因子和联系上下游的一个重要节点基因,对于很多种类细胞的干性维持和分化导向具有重要作用,值得关注的是PRDM16与造血系统及白血病有多种多样的相关性。然而sPRDM16及SUMO化修饰的sPRDM16对于急性髓细胞白血病发生发展的作用和机制仍未可知。研究目的:1.探索sPRDM16在急性髓细胞白血病中的生物学作用;2.研究sPRDM16的SUMO化修饰对于其促肿瘤活性的作用及机制;3.小鼠人急性髓细胞白血病模型体内验证SUMO化的sPRDM16对于白血病的促进作用。4.sPRDM16的SUMO化修饰对于急性髓细胞白血病下游分化相关基因的表达调控。研究方法:1.通过外源性转染实验及蛋白质免疫共沉淀实验验证sPRDM16的SUMO化修饰及de-sumo化修饰;通过点突变实验构建sprdm16-k568r的基因序列2.通过肿瘤研究相关实验研究sprdm16的促肿瘤活性:通过增殖实验研究sprdm16的sumo化修饰对白血病细胞的增殖作用;通过体外软琼脂克隆形成实验,研究sprdm16的sumo化修饰的对非锚定性生长的白血病细胞肿瘤克隆形成能力;通过体外pma诱导分化实验探索sprdm16的sumo化修饰对急性白血病分化能力的影响。3.通过小鼠人急性髓细胞白血病动物移植模型实验研究探索sprdm16的sumo化修饰在体内的生物学作用。4.通过rna-sequence测序,大规模寻找sprdm16的sumo话修饰影响的下游分化相关基因和信号通路。5.通过quantitivereal-timepcr验证测序找到的靶基因,证明sprdm16的sumo化修饰对下游基因的影响。研究结果:1.在体外,sprdm16、prdm16可以发生sumo化修饰,prdomain并不会影响其发生sumo化修饰;sprdm16的k568位是sumo修饰位点;senp1介导了sprdm16的de-sumo化。2.sprdm16对于人急性髓细胞白血病具有明显的促肿瘤活性,提高其增殖能力,促进其克隆形成,并抑制了肿瘤分化的倾向。3.sumo化修饰对于sprdm16的促肿瘤活性是不可或缺的,不能发生sumo化修饰的sprdm16-k568r克隆形成能力降低,部分回复了肿瘤被诱导分化能力。4.sprdm16-k568r在体外似乎使肿瘤获得更快的增殖速度,sumo化修饰对于sprdm16的促肿瘤增殖速度具有某种程度的影响,可能为多种机制的合力结果。5.sprdm16的sumo化修饰在小鼠移植人急性髓细胞白血病模型具有重要影响,sumo化的sprdm16使白血病细胞的移植后生长更快,伴随体重降低及血红蛋白降低程度更甚,极可能与分化能力降低有关系。6.sprdm16-wild和sprdm16-k568r在体外pma诱导分化过程中影响了一系列分化相关基因,如klf10、lif、bcl3、hdac9、ccl5、il6r、numb等。本文的主要结论:sprdm16在急性髓细胞白血病的发生中具有明显的促肿瘤活性,而sumo化修饰在其影响急性髓细胞白血病的过程中具有不可或缺的正性促进作用。体外和体内的一系列研究都证明sPRDM16的SUMO化修饰从多个方面影响着急性髓细胞白血病的生物学表型。我们进一步通过mRNA测序寻找并证实了SUMO化修饰的sPRDM16影响多个下游分化相关基因KLF10、LIF、BCL3、HDAC9、CCL5、IL6R、NUMB等,这也表明sPRDM16的SUMO化修饰参与分化过程可能影响了多个信号通路。