新肺癌基因mdig对细胞周期基因的调控机制探讨

Lung cancer, the most common cancer worldwide, is the top leading cause of cancer-related death because of its unclear pathogenesis and no effective treatment. Mineral dust-induced gene (mdig) is a novel lung cancer-associated oncogene identified in alveolar macrophages of coal miners in 2005, playing a role in cell proliferation,especially in the cell cycle G1-S transition. But its relationship with cell cycle-related gene is still unclear. It has long been established that tumorigenesis is largely resulted from genetic abnormalities, including abnormal regulation of cell cycle resulting in uncontrolled cell growth or proliferation. In the present proposal, the mdig-related target cell cycle genes will be firstly investigated in vitro by the use of gain-of-function (overexpression) and loss-of-function (siRNA-mediated RNA interference) strategies, and then further identified as downstream target gene of mdig. The regulatoty mechanism of mdig on its downstream cell cycle gene and cell cycle progression will be explored by applying molecular biological techniques including gene knochout, siRNA, overexpression and co-immunoprecipitation. On the basis of above study, the transgenic mouse model of specific expression mdig in lung will be established by microinjection to futher clarify the role of the mdig, in vivo, in lung cancer pathogenesis and the regulation of cell cycle genes. The results obtained from this study will be helpful in targeted therapy for lung cancer and even other neoplasms . There is no similar report worldwide up to now.

肺癌居肿瘤发病之首，死亡率高。矿物粉尘诱导基因(Mineral Dust Induced Gene；mdig)是2005年在矿工肺泡巨噬细胞中发现的一种新肺癌基因，有促细胞增殖作用，主要在细胞周期的G1期向S期转换上。但mdig与细胞周期基因的关系尚无研究。肿瘤的发生与细胞周期调控失常导致细胞增殖失控有关。因此，本项目将从体外和体内来探讨mdig对细胞周期基因的调控机制。在体外实验部分：首先应用RNAi和过表达技术筛选出mdig相关的目标细胞周期基因，并确定是mdig的下游靶基因；应用基因敲除、siRNA、过度表达和染色质免疫共沉淀等技术探讨 mdig对细胞周期基因和细胞周期进程的调控机制。然后，采用显微注射法制备肺组织特异表达mdig的转基因小鼠模型，探讨mdig在体内对肺癌发生的影响及其与细胞周期基因的关系。本研究为将来对肺癌，乃至其他肿瘤的靶向治疗提供理论依据。国内外未见类似报道。

肺癌居肿瘤发病之首，死亡率高。矿物粉尘诱导基因(Mineral Dust Induced Gene；mdig)是2005年在矿工肺泡巨噬细胞中发现的一种新肺癌基因，有促细胞增殖作用，主要在细胞周期的G1期向S期转换上。但mdig与细胞周期基因的关系尚无研究。因此，本项目应用RNAi和过表达技术探讨mdig对细胞周期基因的调控机制。本研究首先采用mdig靶向siRNA转染A549细胞株，然后分别采用MTT法和细胞周期分析检测细胞增殖和细胞周期进程。在此基础上，采用RT-q PCR法检测转染mdig siRNA后A549细胞株中细胞周期相关基因的表达水平，结果发现：周期素依赖性激酶抑制物p27KIP1是mdig的下游靶基因。为进一步探讨mdig对p27KIP1的作用，采用western blotting方法分析p27KIP1总蛋白、Thr187位点磷酸化的p27KIP1蛋白、Ser10位点磷酸化的p27KIP1蛋白表达量。同时，本研究采用Western blotting方法检测肺癌患者中肺癌组织、其配对的癌旁正常肺组织及手术切除的支气管断端肺组织中mdig和p27KIP1的蛋白表达量。结果发现：Mdig下调表达可使p27KIP1mRNA和蛋白质水平表达升高，同时也抑制p27KIP1蛋白上的Thr187位点的磷酸化。更为重要的是，在肺癌组织中，mdig表达升高同时p27KIP1表达下降。但在手术切除的支气管断端肺组织中，mdig表达下调而p27KIP1表达升高。以上结果提示在细胞增殖和肿瘤的发生过程中mdig抑制p27 KIP1表达起重要作用；同时也揭示了在肺癌治疗中p27KIP1的潜在作用。在此基础上，我们还发现mdig基因对H3k9me3具有的去甲基化作用，而且可通过GSK-3β/β-Catenin通路抑制非小细胞肺癌上皮细胞-间质细胞转化的发生进而抑制肿瘤细胞的侵袭和转移、通过PI3K/Akt和mTORC2/Akt信号通路促进非小细胞肺癌细胞的增殖、通过调控Wnt/β-catenin信号通路影响ABC转运蛋白的表达促进非小细胞肺癌顺铂耐药。本研究将有助于从基因水平上了解肺癌的发生机制，以期望找到有效治疗肺癌，乃至其他肿瘤的生物靶点，从而为控制肿瘤的靶向治疗提供新的手段。