miR-149甲基化/乙酰化与靶基因Sp1反馈调控影响大肠癌细胞TGF-β信号通路的机制研究

MicroRNAs play an important role in the development of colorectal cancer (CRC), the mechanism research of the regulation and function of miRNA is the research focus of oncology. Our previous study found that inactivated miR-149 by methylation in colorectal increased its target genes Sp1, which then possibly inhibited miR-149 in a feedback manner, through the recruitment of HDAC-mediated histone acetylation and the collaboration with DNA methylation, and thus affected the biological behavior of colorectal cancer through the downstream TGF-β signaling pathway. To test this hypothesis, the research group plan to explore the regulation mechanism of feedback control loop between miR-149 methylation and acetylation and Sp1, as well as the effect mechanism of miR-149-of Sp1-TGF-β signaling pathway on the biological behavior of colorectal cancer, and test the association of the status of miR-149 methylation and acetylation, the expression of Sp1 and TGF-β pathway-related molecules with the clinical pathological characteristics and prognosis of colorectal cancer patients, on the basis of the established miRNA research system and from the molecular, cellular and tissue levels. The research will provide new indicators and research ideas for understanding the regulation mechanism of colorectal cancer-related miRNA, judging the degree of malignancy and prognostic features and targeting interventions of CRC.

MicroRNA在大肠癌的发生发展中起到重要作用，对其调控及作用机制的研究是肿瘤学研究的热点。我们前期研究发现：大肠癌中miR-149甲基化失活而上调靶基因Sp1的同时，后者可能通过招募HDAC介导组蛋白乙酰化，与DNA甲基化协同作用而反馈抑制miR-149，并进而通过下游TGF-β信号通路影响大肠癌生物学行为。为此，课题组将在已建立的miRNA研究体系的基础上，从分子、细胞及组织水平探讨和阐明miR-149甲基化及乙酰化修饰与靶基因Sp1之间反馈调控环路的调节机制，以及miR-149- Sp1-TGF-β信号通路对大肠癌生物学行为的作用机理；检测和验证miR-149甲基化及乙酰化状态、Sp1及TGF-β通路相关分子与大肠癌患者临床病理特征及预后的联系。从而为研究大肠癌相关miRNA的调控及作用机制、判断大肠癌恶性程度、预后特征及大肠癌靶向干预提供新的研究思路。

MicroRNA在大肠癌的发生发展中起到重要作用，对其调控及作用机制的研究是肿瘤学研究的热点。我们在既往的研究中发现：大肠癌中miR-149甲基化失活而上调靶基因Sp1的同时，后者可能通过表观遗传的调控机制反馈抑制miR-149，最终导致Sp1的表达持续增加，并进而通过下游TGF-β信号通路影响大肠癌生物学行为。为验证这一设想，课题组在已建立的miRNA研究体系的基础上，主要进行了以下三个方面的研究：（1）阐明是否存在Sp1介导的组蛋白去乙酰化修饰，与DNA甲基化协同作用，进而下调miR-149的反馈调节途径；（2）分析miR-149下调Sp1，参与TGF-β介导的调控通路，进而抑制大肠癌增殖及转移的具体机制；（3）从临床组织标本水平鉴定DNA甲基化水平、miR-149 表达以及 TGF-β通路之间的关联性，并阐明其临床病理学意义。经过研究我们发现：（1）miR-149启动子区域的DNA甲基化而致其失活，在大肠癌的演进过程中发挥了重要的促进作用，该作用依赖于下游靶基因SP1的表达增加，后者促进了大肠癌细胞的增殖和侵袭；（2）表达增加的SP1可以通过招募相关调控因子反馈抑制miR-149的转录，进一步减少miR-149的表达水平，从而导致SP1表达的持续增加；（3）miR-149参与了TGF-β通路的调控，其通过作用于波形蛋白，进而影响细胞的EMT表型，从而大肠癌细胞的增殖和侵袭；（4）miR-149启动子区域的甲基化水平与大肠癌患者淋巴转移数目及是否发生肝转移呈明显相关性，可作为潜在的分子标志物及治疗靶标用于大肠癌的预后判断和分子治疗。本课题的研究结果揭示了miR-149甲基化/乙酰化修饰与其靶基因Sp1反馈调控的作用机制，以及Sp1通过下游TGF-β通路影响大肠癌发生发展的作用机理。对于深入理解miRNA表观遗传修饰的调控及下游具体作用机制具有十分重要的意义，同时也将为大肠癌临床靶向治疗和药物的开发提供理论基础和作用靶点。