IER5基因调节宫颈癌放疗敏感性的功能及其作用机理研究

IER5（immediate early response 5）为一种应激反应基因。现有文献与我们的研究均揭示IER5与细胞分裂有关，但其作用机理尚不清楚。我们发现辐射能诱导IER5基因在mRNA和蛋白水平上表达上调，IER5过表达能抑制宫颈癌细胞的生长，使辐射诱导的细胞凋亡比例显著增大，表现出辐射增敏作用。反之，用基因沉默方法（RNAi）抑制IER5基因的表达,能明显促进宫颈癌细胞的生长，对辐射表现出拮抗性。以上实验表明IER5基因在辐射情况下具有抑癌基因的功能。因此，本项目拟采用生物信息学、分子和细胞生物学等方法，利用宫颈癌细胞研究IER5基因的辐射诱导调控机理，同时利用荷瘤鼠模型模拟临床上宫颈癌的放疗条件，并结合临床宫颈癌放疗样本，开展对该基因调节宫颈癌放疗敏感性的生物学功能研究，旨在探索该基因在宫颈癌放疗中的表达调控机理及其生物学功能，为今后临床上宫颈癌放疗与药物开发提供实验依据。

IER5（immediate early response 5）为应激反应基因。现有文献与我们的研究均揭示辐射能诱导IER5表达上调，与细胞分裂有关，促进宫颈癌细胞凋亡，这些特性具有抑癌基因功能，但其作用机理尚不清楚。本项目拟采用生物信息学、分子和细胞生物学等方法，利用宫颈癌细胞研究IER5基因辐射诱导调控机理，同时结合临床宫颈癌放疗样本，开展对该基因调节宫颈癌放疗敏感性的生物学功能研究，旨在探索该基因在宫颈癌放疗中的表达调控机理及其生物学功能，为今后临床上宫颈癌放疗与药物开发提供实验依据。实验发现：IER5基因存在两个转录因子，分别为GCF和NFI, 其中GCF位于IER5序列前-386~-382bp以及-274~-270bp处；转录因子GCF对IER5起负性调节作用，能够抑制IER5表达；当GCF表达下调时，能调控IER5基因的表达升高，抑制了HeLa的生长。它对IER5起负性调节作用，随着辐射剂量增加而减弱。NFI位于IER5基因序列前-361~-357bp，在对IER5基因起正向调控作用，促进IER5基因辐射诱导表达。IER5基因 表达差异的三种细胞系在裸鼠皮下成瘤能力不相同，具有显著性差异，其实验结果与离体细胞实验结论吻合。该基因沉默的细胞系，其对应的肿瘤生长最快，肿瘤尺寸也最大；基因过表达的细胞系，其对应的瘤体最小，IER5基因正常表达的瘤体处于两者之间。尽管这三种细胞系的凋亡情况不相同，辐射很明显能够引起细胞凋亡，在2Gy 的辐射下，IER5基因过表达引起的HeLa细胞凋亡增加了1.6至4.5倍。抑制IER5基因表达，使辐射诱导细胞处于G2-M期和S期细胞比例增大，IER5基因过表达可引起处于G1期的HeLa细胞比例增多。通过对宫颈癌放疗样品检测发现：与小剂量（＜10Gy）辐射相比，大剂量的照射（≥ 20Gy）引起IER5上调表达更加显著；宫颈癌放疗剂量达到20 ～40Gy时，IER5蛋白表达上调，且30Gy辐射引起宫颈癌组织中IER5蛋白表达上调最明显。在一定剂量的放疗中，IER5蛋白表达量与辐射剂量成正相关。利用HePG2细胞探索IER5对Cdc25B的调控作用。Cdc25B在细胞周期调控中具有重要作用。实验发现辐射诱导IER5蛋白表达增加，而IER5蛋白竞争性结合在Cdc25B启动子上，导致Cdc25B表达下降，可使肿瘤细胞阻滞在S期或更早。