维甲酸诱导基因-Ⅰ对髓系造血的调控及分子机制研究

来源 :上海交通大学 上海第二医科大学 上海交通大学医学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:BlueHeart2010XP
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急性早幼粒细胞性白血病(APL),是第一个用生理性的小分子一一全反式维甲酸诱导分化的白血病。通过分子细胞遗传学分析发现所有APL中由染色体易位造成的融合蛋白都保留了维甲酸受体α(RARα)羧基端的大部分。而这种由RARα组成的融合蛋白(x-RARα)降低了对ATRA的反应性,使得它不能被可以激活野生型RARα的生理浓度ATRA活化,只有在药理剂量的ATRA作用下才能激活并释放共抑制物、募集共激活物,使下游基因开放表达。但是这些开放的基因是什么,它们如何影响细胞分化等相关问题有待进一步研究。 我们通过研究APL细胞株NB4在ATRA诱导分化时的mRNA表达谱发现了一批基因,其中Rig-I(维甲酸诱导基因I)可以被ATRA明显上调。进一步研究发现Rig-ImRNA和蛋白质水平均在3-6小时明显上调,并且Rig-I上调和NB4细胞的分化高度一致。在ATRA耐药细胞株NB4-R2中没有Rig-I的上调。提示Rig-I是粒系分化的关键。 为了证实Rig-I对粒细胞发育的重要性,我们敲除了小鼠Rig-I基因组的第4-8外显子。早在8-12周龄的Rig-I<-/->小鼠就可以表现出明显的造血异常。在大体解剖上表现为脾脏轻到中度增大。骨髓和外周血细胞总数并没有明显改变。然而,通过流式细胞术分析造血细胞各系发现粒细胞明显增生。骨髓和脾脏中都可以看到造血干细胞(Lin<->,Sca-1<+>,c-Kit<+>)、髓系祖细胞(Gr-1,c-Kit<+>)近倍增加。而Mac-1<++>,Gr-1<++>的后期粒细胞明显增加,同时Mac-1、Gr-1的表达强度略低于野生型小鼠,提示粒细胞的增生和一定程度的成熟障碍。与粒细胞相反,B细胞表现为生成减少和后期成熟明显被阻滞。碘化丙锭(PI)和AnnexinV染色显示Rig-I缺陷小鼠粒细胞同时有凋亡减少和增殖增加。外周血、骨髓和脾脏造血细胞形态学改变和流式细胞术检查结果一致,都为环状核粒细胞为主,并表现为部分的成熟障碍。体外半固体培养显示,Rig-I缺陷小鼠对G-CSF的反应性降低,集落细胞的流式细胞分析显示(Gr-1,c-Kit<+>)比例增加,也提示粒细胞的分化受阻。相反,通过逆病毒载体在造血细胞过表达Rig-I后,表达Rig-I的细胞很快减少。 Rig-I缺陷小鼠在髓系造血上的变化很像融合基因PML/RARα和PLZF/RAR α转基因小鼠完全发病前的造血改变,这提醒我们检查了x-RARα转基因小鼠磁珠分离的c-Kit、B220-、Terll 9、cD3细胞的的Rig-I表达情况,发现其mRNA水平明显降低。而且完全发病时转基因小鼠的CD34’细胞也有Rig-I的表达减少。我们通过荧光素报告系统发现IRFl对Rig-I有转录激活作用,在预测的IRFl结合位点的单碱基突变即可破坏Rig-I的启动子活性。有趣的是,在IRF-l信号传递的下游就是TRAIL,它在ATRA诱导的APL细胞凋亡和IFN调节机制中具有重要作用。我们的数据显示在Rig-I缺陷鼠和PML/RARα、PLzF/RARα转基因小鼠的造血细胞或白细胞细胞中IRFl和TRAIL的表达均明显减少。这些都提示在APL细胞中融合蛋白XRARα可以通过影响IRFl下调TRAIL并使细胞获得额外得生存优势从而导致发病。其中Rig-I的下调也起到了一定作用,因为我们发现Rig-I可以显著增强IRFl、TRAIL和IFN β的启动子活性。此外,我们发现PIAsl、PML表达减少,而PIMl、STATl表达增加,它们在造血调控和白血病发病中有重要作用。但是,Rig-I是如何引起这些改变的,Rig-I是先和什么相互作用的仍然不清楚。为此我们以Rig-I为诱饵进行了酵母双杂交,并发现了几个和Rig-I相互作用的候选蛋白,通过GST拉下试验和荧光共定位证实Rig-I可以和HINT2及其家族成员HINTl及FHIT相互作用。尽管HINT2的具体生物学功能目前并不被了解,但HINTl被认为和肥大细胞的发育有关;FHIT是已知的能促进细胞凋亡的肿瘤抑制基因。但它们是如何Rig-I相互协作来调控造血的仍然有待进一步深入研究。
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