DNA修复基因MGMT的表遗传调控与砷中毒关系研究

燃煤污染型砷中毒是严重危害我省农村居民健康和阻碍病区经济社会发展的重大公共卫生问题。因致病或致癌机制不明等复杂原因，致其难以得到理想控制。本项目在近年研究获得DNA修复基因MGMT一些有价值结果基础上，针对无机砷在体内的甲基化代谢特点和表观遗传修饰在毒作用机制及基因功能研究方面的优势，以及MGMT基因作为高效的DNA直接修复酶和甲基转移酶在保护细胞及防止细胞癌变中有重要作用的优势，进一步较系统地采用表遗传研究技术，深入探讨砷对MGMT基因转录及表达的影响以及MGMT基因甲基化、组蛋白修饰及染色质重塑对其转录的分子调控机制；复制砷中毒细胞模型，对砷中毒细胞进行DNMT1基因的RNA干扰，验证砷中毒人群研究中MGMT基因表观遗传学改变对其转录调控的分子作用机制；同时采用体外实验方法探索甲基转移酶抑制剂和组蛋白去乙酰化酶抑制剂治疗砷中毒的新方法。

本项目在近年研究获得DNA 修复基因MGMT 一些有价值结果基础上，针对无机砷在体内的甲基化代谢特点和表观遗传修饰在毒作用机制及基因功能研究方面的优势，进一步较系统地采用表遗传研究技术，深入探讨砷对MGMT 基因转录及表达的影响以及MGMT 基因甲基化、组蛋白修饰及染色质重塑对其转录的分子调控机制。研究发现：①体内外研究证明，MGMT基因DNA高甲基化和组蛋白去乙酰化共同介导了MGMT基因mRNA转录及蛋白表达抑制；②甲基化CpG结合蛋白MeCP2结合于砷所致高甲基化MGMT基因转录调控区，并通过招募HDAC1、DNMT1来巩固其结合的稳定性，并使组蛋白进一步去乙酰化；③砷中毒患者外周血淋巴细胞中MGMT基因高甲基化检出为其成为砷病情进展或砷致癌早期发现的生物学标志提供了可能；DNMTl和 HDACl蛋白在砷中毒患者皮肤组织中高表达可作为砷致皮肤癌变的早期预警信号；④DNA甲基转移酶抑制剂能有效逆转砷所致的MGMT基因启动子区DNA高甲基化，组蛋白去乙酰化酶抑制剂能有效回升砷所致的MGMT基因转录调控区组蛋白低乙酰化水平，进而回复MGMT基因mRNA转录及蛋白表达，为砷中毒治疗提供了新的思路和方向。