肺癌已成为对人类健康和生命威胁最大的恶性肿瘤之一,其发病率越来越高,五年生存率仅为16%[1]。而肺癌转移(主要是脑转移和骨转移)是导致肺癌病人死亡的主要原因。近年研究揭示,肺癌是一种多基因异常的恶性肿瘤。多种癌基因的异常激活、抑癌基因的失活、及多个原癌基因过表达,在肺癌起始和转移中起着重要作用[2-4]。然而,为何在肺癌中会有如此多的癌基因异常高表达?如何有效地抑制肺癌病人中癌基因高表达,已成为亟需解决的关键科学问题。近年来,我们对肺癌中癌基因高表达的机制进行了研究。虽然人们对细胞内由启动子、转录因子、转录激活物、及RNA聚合酶II(Pol II)组成的复合体(基因转录机器,transcriptional machinery)已有了大量的研究,但是对肺癌中基因转录机器的激活和产生多种癌基因的机理知之甚少。我们发现CT45A1能够诱导500多基因在乳腺癌细胞高表达,使低致瘤性的乳腺癌细胞发生EMT和恶性进化,增强乳腺癌细胞的干性,导致乳腺癌侵袭和肺转移,提出了癌睾抗原CT45A1作为一个新的原癌基因,促进肿瘤发生和转移的新概念,但其作用机制并不清楚[5]。我们通过生物信息学分析揭示,CT45A1蛋白包含两个细胞内核定位信号肽(NLS),在C-末端含有一个能与RNA聚合酶II(Pol II)结合的DEAD/H结构域,并用实验证实CT45A1在肺癌细胞中分布于细胞核,能与RNA聚合酶II相互作用,提示该基因可能参与细胞核功能,有可能作为新的转录激活物促进肺癌的生长和转移。根据近年来我们的前期研究结果,我们提出了以下的科学假设:内外源性因素诱导肺细胞中CT45A1高表达后,CT45A1作为基因转录机器的激活物,促进多种肺癌相关基因高表达,导致肺癌发展和转移。我们围绕这一科学假设,从分子、细胞、动物体内和临床肺癌病人四个层次,对CT45A1作为基因转录机器的激活物进行了一系列研究。首先,双荧光素酶基因报告系统揭示,在肺癌细胞中CT45A1基因的启动子处于激活状态,CT45A1基因的激活与其启动子区域的去甲基化密切相关。我们还揭示转录因子SP1结合到CT45A1基因近端启动子的SP1结合位点,促进基因转录。接着,我们用几种不同实验方法证实,CT45A1蛋白能够结合到干细胞因子受体c-kit基因启动子区域的一个40bp DNA片段,该片段含有转录因子SP1的结合位点;双荧光素酶基因报告系统RT-PCR、免疫印染等方法证明CT45A1促进肺癌细胞中c-kit基因高表达。此外,免疫共沉淀结果显示,CT45A1能够与RNA聚合酶II、SP1等基因转录机器的关键蛋白相互作用。这些结果显示,CT45A1通过与c-kit基因启动子结合,及与转录因子SP1等基因转录机器的关键蛋白相互作用,促进c-kit等基因的转录,提示CT45A1是一种新的基因转录激活物。另外,我们用小鼠体内皮下移植瘤模型和肺原位癌模型验证了CT45A1在肺癌中的作用。皮下移植瘤模型显示,CT45A1能非常明显地促进肺癌细胞移植瘤的生长,CT45A1组的肿瘤重量比对照组高达10.2倍。肺原位癌的模型证实,CT45A1高表达能够促进肺癌生长、侵袭和脑转移。分子机制研究揭示,CT45A1促进干细胞基因C-kit和肿瘤转移关键基因CXCR4高表达,而且能使肺癌标志物CEA的含量大大增加。我们还发现CT45A1能够固有性地增强STAT3磷酸化,激活JAK/STAT信号通路。这些结果提示,CT45A1能够增强肺癌细胞的致瘤性,促进肺癌生长、侵袭和转移。鉴于CT45A1在肺癌病人表达与患者预后的关系在国内外迄今尚未见报道,我们收集和分析了284例临床肺癌病人和30例肺炎病人的外科手术肺组织标本,分析了CT45A1表达水平与肺癌病人预后之间的关系。结果显示,CT45A1在肺炎病人的组织中都不表达,但在187例肺癌病人的组织中高表达,阳性率高达65.8%,高于大多数其他肺癌基因在肺癌病人的检出百分率。更有意义的是,我们还发现CT45A1的高表达与肺癌病人的预后差密切相关。综上所述,我们揭示了CT45A1作为新的基因转录激活物,诱导恶性肿瘤中多种致癌基因高表达,促进肺癌快速生长、侵袭、转移,有望为肺癌诊疗提供新的策略和分子靶标。