远端调控元件mbr协同激活BECN1和BCL2基因转录在乳腺癌紫杉醇耐药形成中的作用

Dysregulated cell death results in chemo-resistance of cancer. Autophagy can promote survival in cells under a variety of stresses. There is an increased autophagic response in the MCF-7 paclitaxel resistance (MCF-7/R) cell line which function as a survival mechanism that limit drug efficacy. The autophagy related protein beclin1 is also the member of BCL2 protein family. Overexpression of beclin1 stimulates autophagy. Its function would be inhibited by interacting with BCL2. In the absence of BCL2 binding, beclin 1 mutants induce excessive autophagy and promote cell death. In our lab, we also detected high expression of beclin1 and BCL2 in MCF-7/R which suggest that co-expression of the two proteins may be the key step in development of paclitaxel resistance. Our previous studies have confirmed that the mbr within the 3'-untranslated region of the BCL2 gene is a remote regulatory element that can regulate BCL2 and Noxa transcription through chromatin loop. We believe that mbr can activate transcription of different BCL2 family members at the same time. In this program we will expound that distal regulatory element mbr promotes co-transcription of BECN1 and BCL2 through chromatin loops which formation increased in MCF-7 paclitaxel resistant cells, and contribute to the drug resistance of breast cancer.

细胞死亡途径异常是肿瘤耐药的直接原因。自噬是细胞应对外界刺激维持生存的手段。据报道乳腺癌紫杉醇耐药细胞受药物刺激时自噬显著升高而凋亡明显减少。beclin1是BCL2家族成员，高表达可直接促进细胞自噬。其功能可因与BCL2蛋白结合被抑制，生理条件下失去BCL2的拮抗可使细胞自噬过度导致死亡。本实验室建立了乳腺癌MCF-7紫杉醇耐药细胞株，并检测到BECN1（编码beclin1的基因）和BLC2转录均明显升高，提示乳腺癌耐药性形成可能与两者协同表达有关。已知BCL2基因3'端主要断裂位点区（mbr）是一个正向调控元件，通过染色质环远距离调节BCL2和Noxa转录，推测mbr具有调节BCL2家族成员协同转录的功能。因此提出假设：乳腺癌细胞中染色质高级结构改变使远端调控元件mbr协同激活BECN1和BCL2表达，降低细胞对紫杉醇敏感性。拟从染色质结构与基因协同表达的层面阐述乳腺癌紫杉醇耐药的机制

细胞死亡途径异常是肿瘤发生以及化疗耐药的直接原因。本项目计划研究远端调控元件协同多个靶基因表达促进细胞自噬抑制细胞凋亡从而介导乳腺癌对一线化疗药紫杉醇耐受。由于实验结果与预期不符合，我们调整研究方案，分别从凋亡与乳腺癌耐药以及远端调控元件与细胞自噬两个方面做了探索。. 本实验室首先利用乳腺癌紫杉醇耐药细胞株探讨了非编码RNA（LncRNA） H19通过表观修饰抑制BCL2家族成员BIK和NOXA转录，失活细胞凋亡反应，最终导致乳腺癌细胞对一线化疗药紫杉醇敏感性降低。此外，我们发现雌激素受体α（ERα）可以激活H19表达导致细胞对紫杉醇耐受，且两者表达相关性在oncomine数据库中得到临床数据支持。该工作已发表在国际学术期刊Oncotarget, 2016, Vol. 7, (No. 49), pp: 81452-81462。这一部分工作为预测乳腺癌细胞对紫杉醇的敏感性，建立更加有针对性的治疗方案提供了理论依据和。. 另一方面，我们利用CRISPR-Cas9技术建立了调控元件mbr缺失的纯合子细胞系，发现mbr具有促进细胞自噬的功能。GWAS分析显示在调控元件mbr上存在与白血病密切相关的SNP位点，并且该SNP位点位于核转录因子p65的结合部位。因此我们探讨了远端调控元件mbr接受转录因子因子p65入核信号，在染色质高级结构介导下协调众多基因表达，发挥促进细胞自噬的功能。这一部分研究部分解释了非编码区的遗传变异如何影响细胞的生物学效应。