组蛋白去乙酰化酶1/2/3之间的相互调控在肝癌发生发展中的作用研究

The dysfunction of histone deacetylases (HDACs), which are enzymes involve in epigenetic regulation, is one of the causes of tumor genesis. HDAC inhibitors (HDACi) have been shown to be a certain application prospect because of its anti-tumor effect. However, there is no report on the mechanism of the interaction between different HDAC members for the development of cancers, and the efficacy of HDACi in the treatment of liver cancer is very limited. In previous study, we found that hepatocytes or hepatoma carcinoma cell (HCC) which lack of HDAC1/2 showed downregulation of Ki67 ( a cell proliferation marker) and the sister chromatid can not normally separate during mitosis, and as a result the cells failed to proliferate. On the other hand, in the hepatocyte-specific HDAC3 gene deficient mice, the hepatocytes are progressively injured and loss the regenerative capacity and mice got HCC spontaneously. The opposite effect of HDAC1/2 and HDAC3 on HCC suggests that they may plays an antagonistic action. In this study, we plan to use transgenic mice and HCC strain as experimental subject, to demonstrate the of interaction between HDAC1/2 and HDAC3 in the development of HCC by Co-mmunoprecipitation (IP) and Chromatin immunoprecipitation (ChIP). Our study may help us understanding of mechanism of tumor genesis, and clarifying the reasons for the limitation of HDACi in the treatment of liver cancer, and providing theoretical basis for clinical application of HDACi.

组蛋白去乙酰化酶（HDACs）功能异常是肿瘤发生发展的重要原因之一，HDAC抑制剂的抗肿瘤作用已展示出一定的应用前景。然而，不同HDAC成员之间的相互调控对于肝癌形成的作用机制至今尚无研究论证，HDAC抑制剂在肝癌治疗中的疗效十分局限。我们的前期研究发现，肝细胞/肝癌细胞缺失HDAC1/2基因后，细胞增殖标记Ki67表达下调，有丝分裂期间姐妹染色单体不能正常对称分离，细胞增殖停滞；而肝脏特异敲除HDAC3基因后，小鼠肝细胞持续损伤并自发形成肝癌。HDAC1/2跟HDAC3的截然相反的功能提示它们之间可能存在拮抗作用。本研究拟用转基因小鼠和肝癌细胞株进行实验，通过免疫共沉淀以及染色质免疫共沉淀技术阐明HDAC1/2与HDAC3之间的相互作用关系及其在肝癌发生发展过程中的具体分子机制。本研究将丰富肿瘤发生机制理论，阐明HDAC抑制剂在肝癌治疗疗效局限的原因，为临床应用提供理论依据。

组蛋白去乙酰化酶（HDACs）功能异常是肿瘤发生发展的重要原因之一，HDAC抑制剂的抗肿瘤作用已展示出一定的应用前景。然而，不同HDAC成员之间的相互调控对于肝癌形成的作用机制至今尚无研究论证，HDAC抑制剂在肝癌治疗中的疗效十分局限。我们的前期研究发现，肝脏特异敲除HDAC1/2基因后，细胞增殖标记蛋白Ki67表达下调，肝细胞或者肝癌细胞有丝分裂期间姐妹染色单体不能正常对称分离，导致肝细胞/肝癌细胞不能正常增殖。而肝脏特异敲除HDAC3基因后，小鼠肝细胞持续损伤并自发形成HCC。同为HDACs，HDAC1/2跟HDAC3的截然相反的功能提示它们之间可能存在拮抗作用。本研究期望直接证明 HDAC1/2与HDAC3在HCC发生发展过程中发挥的不同作用的具体分子作用机制。本项目的研究开展过程中，我们通过HCC细胞实验进一步确认了HDAC1/2的原癌基因特性，并使用HDAC抑制剂做了治疗性研究。我们发现单独抑制HDAC1或者2，或者使用广谱性HDAC抑制剂，对HCC细胞系的生长抑制效果均不理想；而同时抑制HDAC1、2之后则导致细胞的生长明显受阻且凋亡水平增加。通过进一步的机制解析，我们发现HDAC1/2通过直接结合于细胞周期抑制蛋白p19和p21的启动子，并对启动子区域的组蛋白乙酰化水平进行调控进而抑制p19和p21基因的转录活性。进一步在探索HDAC3与HCC相关性时，我们发现特异性抑制HDAC3之后，细胞的增殖、转移能力显著上升，证实HDAC3的抑癌基因特性。具体机制研究结果显示HDAC3是一个重要的DNA损伤修复蛋白，其可通过抑制非典型同源末端链接、单链互补修复等易突变型损伤修复途径，保证基因组稳定性进而抑制肝癌的发生。通过本研究，我们解释了广谱性HDAC抑制剂在肝癌治疗中效果局限的原因，并证实特异性靶向HDAC1\2具有更好的抑制HCC的作用，为临床用药具有较好的指导意义。