人类TBC1D8B基因两个转录本在癌症中的作用机制研究

Human-specific genes or their products not only play important roles in human-specific biological functions, but also are associated with many important diseases. The TBC（Tre-2/Bub2/Cdc16）domain family includes many important proteins and several members of this protein family are proto-oncogene. Our previous studies have revealed that human TBC1D8B gene, a member of TBC domain family, has two transcripts: one is high conservation TBC1D8B-a, another is human-specific TBC1D8B-b. The TBC1D8B gene evolved specially and fixed rapidly in the modern humans, suggesting that the gene may have important biological functions. We have also found that the expression levels of TBC1D8B-a in cancer tissues are significantly higher than in adjacent normal tissues, and the overexpression of TBC1D8B-a increased cell proliferation, migration and infiltration. Based on these interesting findings, in this application we will plan, 1) to collect more samples from several cancer tissues and analyze the expressional differences of the two transcripts between cancer and normal tissues; 2) to use in vitro (cell) and in vivo (animal) models to study these transcripts in tumor formation and development; 3) to study the signal pathways and biological processing regulated by the two transcripts by high throughput technologies such as transcriptome sequencing and protein chip. If funded, the work will reveal the molecular mechanisms TBC1D8B-a and TBC1D8B-b play during tumorigenesis. More importantly, this study although no human-specific function will nonetheless strengthen our knowledge on the evolution and function generation for human-specific gene, and will provide a new idea for cancer research and therapy.

人类特异基因或其产物不仅对人类特有功能有重要作用，而且还与疾病密切相关。TBC结构域家族是功能重要的蛋白家族，多个成员为原癌基因。我们前期研究发现：隶属于此家族的人TBC1D8B基因除表达高度保守的TBC1D8B-a转录本外，还表达人特异的TBC1D8B-b转录本。该基因经历独特进化事件并快速固定，提示可能具有重要生物学功能。我们前期还发现TBC1D8B-a在肿瘤组织中过表达，能促进细胞增殖、迁移和浸润。为此，本项目拟进一步采集肿瘤组织样本，分析两个转录本在癌症中的差异表达情况，通过细胞（体外）和动物（体内）实验模型，研究它们在肿瘤发生和发展中的作用；通过转录组测序、蛋白芯片等高通量方法，研究它们调控的关键信号通路和生物学过程，揭示人TBC1D8B基因两个转录本在癌症发生发展中的独特作用及分子机制。本研究将增强我们对人特异基因进化及功能形成机制的认识，同时为人类肿瘤的研究和治疗提供新思路。

在哺乳动物中，TBC 结构域蛋白家族参与了细胞的分化、胞饮、胞外分泌等一些重要的生物学过程。目前，隶属于TBC结构域家族成员的TBC1D8B 基因的功能研究甚少。通过比较基因组学的研究，我们发现：在人类与黑猩猩分歧之后，在人类这一进化支系上TBC1D8B 基因发生了一次插入事件，有趣的是，该片段存在于尼安德特人的基因组中，并且在人类和黑猩猩分化后在人类中固定下来。我们的进一步研究揭示，该插入片段来自于5染色体EBF1基因第6内含子的一部分，通过逆转录转座机制反向插入X染色体的TBC1D8B基因的第11内含子中，因此，我们将这个人特异性的反转录转座子命名为Retro-EBF1。本研究我们还揭示了Retro-EBF1发挥的两个作用:i)作为增强子，与猕猴和树鼩的同源基因相比，促进人类TBC1D8B基因的较高表达，ii)通过选择性多聚腺苷酸化机制产生了一个人类特异性TBC1D8B-b转录本。TBC1D8B-a转录本在人体内绝大多数组织均有表达，其促进细胞增殖、迁移和浸润作用，并促进了G1/S细胞周期进程，而且这些改变依赖于TBC结构域的“双指” (Arg538和Gln573)活性中心。相反，敲除TBC-a或敲除Retro-EBF1可阻止细胞增殖和G1/S细胞周期转变。但是，无论过表达或敲除TBC-b时均没有影响细胞的增殖、迁移、浸润和细胞周期。因此，我们的结果表明，人特异性的Retro-EBF1通过上调TBC1D8B基因的表达来促进细胞增殖和迁移。这些发现为研究逆转录转座子在进化中的作用提供了重要的见解。研究成果发表论文6篇，其中SCI论文4篇，授权发明专利2项。