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多梳家族蛋白(Polycomb proteln)Bmi-1最初作为一个癌基因被发现,具有促进细胞增殖的作用。Bmi-1蛋白在多种肿瘤中都有过表达,在这些癌症的发展中起重要的作用,常被用做这些癌症诊断分析的一个标记(Marker)。Bmi-1的一个比较重要的下游是Ink4a位点,这个位点编码两个抑癌基因,分别是p16和p19。Bmi-1过表达导致肿瘤的机制目前仍不清楚,但有证据显示Bmi-1有可能是通过阻断下游的p16而在肿瘤发生中起作用的,因而阻断Bmi-1的功能可以作为癌症治疗的一个靶点。尽管Ink4a位点已被证实是Bmi-1蛋白的下游,但调节的机制仍然是不清楚的。
在本课题中,我们依据Bmi-1可以抑制p16基因表达的现象,建立了一个p16基因的报告体系,将荧光素酶基因接在p16启动子的后面使荧光素酶的表达直接受p16启动子的调控。我们构建了一系列不同长度截短的p16启动子,并在Bmi-1过表达及Bmi-1表达抑制的情况下检测荧光素酶活性的变化,从而分析各个截短启动子对Bmi-l的应答能力。结果显示缺失ATG上游-860~-650区域会导致p16启动子失去Bmi-1应答能力。巨细胞病毒(CMV)启动子本身并不受Bmi-1蛋白调控,但当把这段Bmi-1应答区域克隆到CMV启动子上游时CMV启动子可受Bmi-1调控,其应答模式与p16启动子相似,证明-860~-650序列包含Bmi-1应答元件。通过染色质免疫共沉淀实验,我们还证实在细胞内,Bmi-1蛋白结合在p16启动子上的-860~-650区域,从而抑制p16基因的表达。Bmi-1的两个重要结构区域,指环结构(Ring Finger)区域和螺旋转角螺旋结构(Helix-Turn-Helix-Turn)区域。这两个区域对于Bmi-1蛋白与Bmi-1应答元件的结合是必需的,缺失任何一个结构区域都将导致Bmi-1失去对p16基因的调控作用。进一步,我们还证明Bmi-1蛋白对于p16基因的调控是不依赖于多梳抑制复合物1的中心蛋白Ring2而起作用的,这意味着Bmi-1蛋白对p16基因的抑制很可能是独立于多梳抑制复合物的。
对Bmi-1蛋白调控p16基因表达机制的研究不但可以识别出p16启动子中的Bmi-1应答元件,还能有助于对Bmi-1在癌症发生中的作用的了解。还能通过Bmi-1应答元件建立一个可受Bmi-1蛋白调控的荧光素酶报告体系筛选对Bmi-1蛋白功能有抑制作用的小分子,这些小分子有可能对癌症细胞的生长有抑制作用,从而可作为潜在的癌症治疗药物。