AUF1与二氢叶酸还原酶反义RNA相互作用调控自由基生成对放射性皮肤损伤的影响及机制研究

Prevention and treatment of radiation-induced skin injury is important for the radiotherapy of cancer patients and counteracting nuclear accidents. AUF1 is an important mRNA binding protein, which can recognize and bind to specific mRNAs and post-transcriptionally regulate their stability and translation. Whether AUF1 influences radiation-induced skin injury has hot been reported. In our preliminary study, we found that AUF1 could bind to hundreds of lncRNAs by RIP technology in combination with RNA-Seq. Specifically, radiation resulted in increased binding of AUF1 to the antisense RNA of dihydrofolate reductase (DHFR), which resulted in increased expression of this lncRNA, decrease of dihydrofolate reductase expression, decreased BH4 and accumulated ROS in skin cells. This project will use mutiple molecular biological method to illustrate the following issues: 1) the post-transcriptional regulation of AUF1 on dihydrofolate reductase antisense RNA and its influence on the progression of radiation-induced skin injury; 2) the effect of dihydrofolate reductase antisense RNA on dihydrofolate reductase expression, ROS and radiosensitivity. This project aims to illustrate the influence and mechanism of AUF1 by regulating lncRNA on radiation-induced ROS cascade and consequent skin radiosensitivity, which is likely to provide a novel strategy for the treatment of radiation-induced skin injury.

有效防治放射性皮肤损伤对于肿瘤放疗的顺利进行及应对核事故等具有重要意义。AUF1是一种重要的RNA结合蛋白，可对靶基因进行转录后水平表达调控，其是否影响放射性皮肤损伤进展未见报道。我们前期发现AUF1可调控皮肤细胞中自由基水平，通过RIP技术等技术发现辐射后AUF1与二氢叶酸还原酶反义RNA的结合引起后者表达上调，负调控二氢叶酸还原酶（DHFR）的表达，影响皮肤细胞中四氢生物蝶呤（BH4）含量及自由基水平。本项目拟在前期研究基础上通过多种分子生物学手段进一步探索：1）皮肤细胞中AUF1对二氢叶酸还原酶反义RNA的转录后调控机制及对放射性皮肤损伤进展的影响；2）该反义RNA调控二氢叶酸还原酶表达对辐射引起的自由基级联效应及皮肤细胞放射敏感性的影响。本项目有望揭示AUF1通过调控长链非编码RNA（lncRNA）影响自由基生成及皮肤放射敏感性的分子机制，为放射性皮肤损伤的治疗提供新的思路和策略。

放射性皮肤损伤是肿瘤放射治疗和核辐射事故等之后常见的并发症，严重影响患者的生活质量，但临床上尚无有效防治手段。本项目从调控mRNA稳定性的RNA结合蛋白AUF1入手，探索AUF1对人皮肤细胞中的功能和对放射性皮肤损伤应雪机制。研究发现AUF1可影响细胞凋亡，但不影响细胞周期进程。AUF1过表达促进了人皮肤细胞的迁移，细胞衰老得到缓解；而AUF1基因敲除增加了细胞衰老。二代测序鉴定AUF1影响的mRNA共发现18个mRNAs（8个mRNAs具有正相关性，10个mRNAs具有负相关性）显示出与AUF1过度表达和沉默一致的相关性。与AUF1表达相关的富集途径包括“MAPK”、“细胞粘附分子”、“蛋白酶体”、“细胞衰老”和“TGF-β信号传导”，表明存在复杂的调控网络。总的来说，本研究的结果显示AUF1在体外参与皮肤细胞的增殖、迁移和衰老，可能是皮肤美容和疾病治疗的潜在靶点。AUF1可调控锌离子转运蛋白ZIP9，后者通过抑制磷酸酶促进Akt增加受照射的皮肤纤维化进展。采用锌离子络合物可减轻放射性皮肤纤维化。项目执行期间，共发表标注项目资助基金号的论文17篇，论文发表在J Invest Dermatol、J Dermatol Sci、Radiat Res等杂志上，获中国和美国专利4件，申请发明专利2件，相关研究获得多项科技奖励。