E2F6在应激损伤导致细胞凋亡中的作用及分子机制研究

来源 :中国科学院上海生命科学研究院 上海交通大学医学院健康科学研究所 上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:w370724
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目的:细胞凋亡又称编程性细胞死亡(PCD),是多细胞有机体调节发育的一个重要特征,是指细胞在内、外因子的严格控制下一种有步骤有活性的生理性自行消亡的过程。凋亡调控失调可引起人体多种疾病,也是肿瘤发生的重要原因之一,近年研究也发现放疗、化疗等多种抗肿瘤治疗的部分机制与诱导细胞凋亡有关。因此,探明凋亡的相关机制以及利用凋亡机制对肿瘤进行治疗具有重要意义。E2F转录因子家族在细胞周期、DNA复制相关基因的表达、DNA修复、有丝分裂及细胞命运调控中起关键性作用。E2F6是近年确证的E2F家族成员。文献报道E2F6具有抑制E2F依赖基因转录的作用,但对其生物学功能的了解非常有限,对其是否参与细胞凋亡的调控及机制尚不清。本课题旨在阐明E2F6在应激损伤(紫外和低氧)诱导的细胞凋亡中的作用,探讨其抗凋亡功能的下游靶基因、信号通路以及调控机制,进一步地认识肿瘤细胞应激凋亡反应的内在分子机制,为癌症的预防和治疗提供新思路和新的用药靶点。   方法:建立了紫外线和低氧(CoCl2模拟)诱导的HEK293(Human embryonic kidney 293)凋亡模型,并采用经典凋亡检测方法评估凋亡发生的比例;采用过量表达结合RNAi干扰技术研究了E2F6在紫外线或低氧诱导细胞凋亡的重要作用;进一步采用经典的细胞及分子生物学方法验证了E2F6通过下游靶基因BRCAl或E2F1发挥其抑制细胞凋亡的功能;同时应用共转染BRCA1-KE或E2F1温和表达的HEK293细胞系进一步确证了E2F6与其下游靶基因的功能相关性。   结果:CoCl2模拟低氧能导致HEK293细胞凋亡,而且这种导致细胞凋亡的效应是剂量和处理时间依赖的;在低氧诱导细胞凋亡过程中,E2F6与其下游效应基因E2F1(E2F6可抑制E2F1的启动子活性)的表达呈反向平行关系,即E2F6表达随低氧程度升高逐渐下调,而E2F1则随着低氧程度升高逐渐上调;E2F1的转录激活活性也随着低氧程度升高而增强,且这种转录激活活性是低氧导致细胞凋亡所必需的;过量表达E2F6可显著抑制低氧导致的细胞凋亡,同时能抑制E2F1表达和转录激活活性;与之相反,用RNAi特异下调内源性E2F6使细胞对低氧导致细胞凋亡更加敏感,同时E2F1的表达和转录激活活性也随之增强;有趣的是,在E2F1稳定表达的细胞系中,E2F6仍能抑制低氧导致E2F1转录激活活性的升高,并抑制随后的细胞凋亡,表明E2F6还能通过其他机制抑制E2F1的转录激活活性;进一步研究结果表明E2F6不仅能通过抑制E2F1启动子,减低E2F1的表达从而抑制其转录激活能力,还能通过竞争E2F1与其下游凋亡相关基因结合的位点,从而削弱E2Fl的转录激活能力,最终抑制低氧导致的细胞凋亡。   结论:E2F家族成员E2F6的表达下调可使肿瘤细胞对应激损伤(紫外线和低氧)导致的细胞凋亡更为敏感,从而增强肿瘤的放疗和化疗效果。在紫外线诱导细胞凋亡过程中,E2F6的特异性下调可增强BRCA1的转录、蛋白切割,减少全长BRCA1蛋白积累,从而削弱了具有DNA损伤修复功能的BRCA1核foci形成,进而使肿瘤细胞对紫外诱导细胞凋亡更为敏感,并阻止了DNA损伤的修复;研究还进一步揭示E2F6对BRCA1的调控是基于两者之间的相互作用,且这种相互作用是依赖于E2F6羧基末端并由紫外触发。在低氧诱导的细胞凋亡过程中E2F6也起着非常重要的作用。结果揭示E2F6表达下调可通过增强E2F1的表达及转录激活活性发挥促凋亡功能。E2F6不仅可以通过抑制E2F1启动子削弱E2F1的转录激活,而且还可以通过竞争E2F1与其下游凋亡相关基因结合的位点,从而削弱其转录激活能力,进而抑制低氧诱导的细胞凋亡。研究结果不仅首次报道了转录因子E2F6在细胞凋亡调控中的重要作用,分析了在细胞凋亡发生过程中E2F6与家族其他成员之间的相互调控机制,并首次揭示了E2F6与BRCA1的相互作用,为肿瘤的射线治疗,化学治疗提供了新思路和可能的药物靶点。
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