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癌症是导致人类疾病死亡的主要原因之一。侵袭和转移是恶性肿瘤细胞的基本生物学特征，也是导致癌症患者死亡的主要原因。关于肿瘤细胞的侵袭和转移的研究一直是生命科学的研究热点，但长期以来其分子机制一直未得到完全阐明。为了寻找参与肿瘤发生、发展及转移的相关基因，本课题组对细胞来源相同但转移能力不同的两个人肺腺癌细胞系的基因表达差异进行分析时，获得了一个存在差异表达的cDNA片段。随后，采用生物信息学方法、RACE （RapidAmplification of cDNA End）技术和DNA测序相结合的方法获得了该基因的mRNA全序列。BLASTN比对结果显示，该基因与Homo Sapiens Chromosome1ORF109（c1orf109，序列号为NM017850.1）同源，是一个功能未知的新基因。为了进一步研究c1orf109基因的表达及生物学功能，在本文中将对该基因的转录调控、亚细胞定位、表达模式、及其在细胞增殖和细胞周期调控过程中的作用进行初步的研究。此外，还对其潜在的相互作用分子进行了筛选和验证。本研究采用双荧光素酶活性分析、凝胶电泳迁移率分析（EMSA）和染色质免疫沉淀（ChIP）分析等技术，对c1orf109基因启动子区的顺式作用元件和反式作用因子进行了确认。结果发现，在c1orf109基因的启动子区域内存在两个关键的顺式调控元件，CAAT box和TATA box。同时，实验结果还表明，c1orf109基因的5′非翻译区可以特异地结合转录因子Sp1，转录因子Sp1参与c1orf109基因的转录调控过程。为分析c1orf109基因产物的生物学功能，本研究首先对蛋白C1ORF109的基本理化性质、亲疏水性、高级结构、功能结构域和磷酸化位点进行了生物信息学预测，提示C1ORF109可能是蛋白激酶CK2的底物，其第104、134、182位丝氨酸残基是其潜在的磷酸化位点。在C1ORF109蛋白定位分析中，通过免疫荧光和细胞组分分离等实验证实，C1ORF109主要定位于细胞核和细胞质。实验结果亦证实了C1ORF109是一个磷酸化蛋白质，并可在体外被CK2激酶特异的磷酸化，CK2激酶对C1ORF109的磷酸化不影响后者在细胞内的定位。为明确c1orf109基因与肿瘤的关系，本研究还采用免疫印迹和实时定量PCR等方法对肝癌临床病例组织、乳腺癌细胞系、肺癌细胞系、黑色素瘤细胞系中c1orf109基因的表达情况进行了分析。结果显示，肝癌组织c1orf109基因mRNA表达增高，蛋白表达与mRNA表达一致。而且C1ORF109蛋白在多种肿瘤细胞系中均呈现表达增高的趋势。结合C1ORF109在肿瘤中表达上调的特点和CK2激酶在细胞增殖调控中的作用，我们进一步分析了c1orf109基因在细胞增殖、细胞周期调控和肿瘤细胞转移过程中的作用。pcDNA3.1-c1orf109重组体稳定转染乳腺癌Hs578T细胞，在集落形成实验中，过表达外源C1ORF109重组蛋白的细胞所形成的集落数明显增多（P<0.05），PCNA（增殖细胞核抗原）和cyclin D1的表达水平呈上升趋势，流式分析结果显示，过表达外源C1ORF109重组蛋白的细胞G0/G1期细胞所占比例明显减少，侵袭小室结果显示过表达外源C1ORF109重组蛋白的细胞侵袭能力增强（P<0.05）。同时，运用RNA干扰（RNA interference, RNAi）技术，证实在特异性沉默乳腺癌MDA-MB-231细胞c1orf109基因的表达后，细胞的增殖能力明显受到抑制，PCNA和cyclinD1的表达下调，出现G1期阻滞，侵袭能力降低（P<0.05），这些结果再次证实了c1orf109基因在细胞增殖和周期调控，以及肿瘤细胞转移过程中的作用。利用原核表达的GST-C1ORF109重组蛋白对HeLa细胞的全细胞裂解液进行GST pull-down分析，差异条带经液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）分析后得到多种与C1ORF109蛋白有潜在相互作用的蛋白因子，并采用免疫荧光共定位和免疫共沉淀的方法证实了C1ORF109与MARVELD1蛋白之间的相互作用，二者间的相互作用亦受到C1ORF109磷酸化状态的影响。综上所述，本研究证实了新基因c1orf109编码一个CK2激酶的底物，并参与细胞增殖和细胞周期的调控，体外实验结果也证实了该基因能够影响肿瘤细胞的侵袭能力。