表观遗传的变异在肿瘤形成和发展过程中的作用越来越受到重视。与肿瘤异常表观遗传状态密切相关的组蛋白去乙酰酶(histonedeacetylase，HDAC)是肿瘤治疗的新靶点，其抑制剂对部分肿瘤的临床疗效已被证实，并已有相关药物上市。然而，由于HDAC家族成员多样，底物丰富，参与细胞多种生理过程，因此在很大程度上HDAC对肿瘤的调节作用还没有被阐明，其抑制剂的抗肿瘤机理也没有得到完全解释。　　 本研究一方面是希望通过抑制HDAC家族不同成员在肿瘤细胞中的表达水平，探索HDAC在肿瘤细胞的增殖、凋亡、周期进行和衰老等过程中的作用及相关的机制，为HDAC抑制剂抗肿瘤作用提供理论基础；另一方面，通过研究HDAC抑制剂导致的肿瘤细胞在细胞水平和分子水平上的改变，我们希望能了解此类抑制剂的独特抗肿瘤机理，为HDAC抑制剂的开发和应用提供帮助。　　 HDAC的异常表达在多种肿瘤类型中都有发现。为了研究HDAC表达水平的变化对于肿瘤生成发展的意义，我们设计了8种HDAC家族成员的RNA干扰序列，对肿瘤细胞中特定HDAC的表达水平进行有效抑制。干扰后的细胞增殖实验结果表明，部分HDAC表达水平下降会导致明显的细胞增殖抑制，其中以HDAC7RNA干扰的效应最为明显。HDAC的RNA干扰并没有造成明显的细胞死亡。抑制HDAC的表达导致了细胞周期调节蛋白表达的不同变化，其中包括c-Myc、p21、p27和细胞周期素等多种蛋白。HDAC7RNA干扰导致S期细胞比例减少了10.2％，表明有G1/S期细胞阻滞发生。这种周期阻滞在BrdU掺入实验上同样得到了验证。我们还发现HDAC7表达水平降低后可以诱导HeLa细胞发生衰老，细胞衰老比例从0.9％上升至16.8％。　　 c-Myc几乎参与调节肿瘤细胞的全部生命活动，包括周期进行、代谢调控、细胞衰老和凋亡等各个方面。c-Myc对p21和p27蛋白表达的抑制是其促进细胞G1/S期转变的重要机制。抑制c-Myc的表达可以导致HeLa细胞的G1/S周期阻滞，并导致p21和p27表达上升。这和HDAC7RNA干扰的效应一致。运用逆转录病毒表达系统和c-MycER.融合蛋白表达质粒我们建立了可调控的c-Myc过表达细胞株HeLa-MycER。4-羟基他莫昔芬(4-OHT)处理可以活化c-MycER融合蛋白，拮抗HDAC7表达下降引发的周期阻滞，抑制p21和p27表达。p21和p27的siRNA也可以部分逆转HDAC7siRNA导致的周期阻滞，而若同时用4-OHT处理则周期阻滞被完全逆转。4-OHT处理同样还可以逆转HDAC7RNA干扰导致的细胞衰老，进一步阐明c-Myc是HDAC7调节肿瘤增殖的关键下游分子。HDAC7通过影响mRNA转录来调节c-Myc的表达。放线菌素追踪实验和荧光素酶报告基因检测结果表明这种调节与c-MycmRNA的稳定性和启动子活性无关。针对新合成c-MycmRNA不同外显子区域的PCR结果显示HDAC7的RNA干扰可能抑制了c-MycmRNA转录的延伸或导致其提前终止。　　 HDAC抑制剂的抗肿瘤作用体现在它诱导的肿瘤细胞周期阻滞、凋亡、分化和对肿瘤新生血管生成的抑制等多个方面，其中又以诱导细胞周期阻滞和凋亡两种作用最为重要，但是这两种作用之间的联系及相关机理还没有得到全面揭示。我们在研究HDAC抑制剂TSA(TrichostatinA)抗肿瘤作用时发现，低浓度的TSA诱导细胞G1/S周期阻滞，而高浓度TSA则诱发G2/M周期阻滞和细胞凋亡。然而，用脱氧胸苷将细胞周期阻滞于G1/S期时，TSA诱导的细胞凋亡显著减弱，证明G1/S周期阻滞可以拮抗TSA的诱导凋亡能力。高浓度的TSA导致细胞周期素cyclinB1表达和组蛋白H3磷酸化的降低，这表明周期阻滞可能发生在有丝分裂中后期。TSA处理后细胞有丝分裂不能正常进行。染色质无法浓缩成束状，维持在有丝分裂前中期的形态；而中心体已分处细胞两极，微管由中心体向四周发散而非向细胞中间延伸，不能形成正常的纺锤体结构，因此TSA诱导的凋亡可能是与细胞有丝分裂异常相关，但这种异常和微管蛋白的乙酰化水平没有关系。　　 信号传导及转录活化因子STAT3(Signal Transducerand Activator of Transcription 3)作为调控肿瘤细胞增殖和凋亡的关键分子，它的705位酪氨酸磷酸化是其二聚化入核发挥转录功能的重要激活机制。抑制STAT3的活化是很有发展潜力的抗肿瘤策略。在对HDAC抑制剂抗肿瘤作用研究过程中我们发现TSA能够抑制STAT3705位酪氨酸的磷酸化，而对727位丝氨酸的磷酸化则没有影响。通过对STAT3乙酰化位点685位赖氨酸的突变，我们证明STAT3该位点的乙酰化水平不影响705位酪氨酸的磷酸化。STAT3信号通路上游的酪氨酸激酶c-Src亦没有参与TSA对STAT3的磷酸化调节。热激蛋白Hsp90的抑制剂可以下调STAT3705位酪氨酸磷酸化程度，受此启发通过免疫共沉淀实验我们发现TSA可以抑制STAT3和Hsp90的结合。Hsp90的结合有助于STAT3磷酸化状态的维持，而Hsp90的乙酰化程度上升会抑制其分子伴侣的作用，所以我们认为TSA抑制STAT3705位酪氨酸磷酸化水平可能是通过上升Hsp90乙酰化水平，抑制其和STAT3的结合而实现。　　 本论文针对HDAC对肿瘤细胞生物学特征的影响和HDAC抑制剂的抗肿瘤机制展开研究。一方面阐释了HDAC的表达对细胞增殖和衰老的影响，发现HDAC7对于肿瘤细胞增殖的重要调控作用及其下游的关键效应分子c-Myc；另一方面，以HDAC抑制剂TSA为研究对象，初步揭示其导致的周期阻滞和凋亡之间的联系。同时还发现TSA可以抑制STAT3的酪氨酸磷酸化，并探索和提出了潜在的作用机制。本研究为HDAC在肿瘤中的生物学功能研究增添了新的内容，对HDAC抑制剂的抗肿瘤作用机理提供了理论基础和新的见解。