microRNA在红细胞终极分化及胃癌发生中关联作用的研究

成熟红细胞是哺乳动物体内唯一的无核细胞，这种终极分化过程涉及细胞分化和肿瘤发生两大热门研究领域。带3蛋白是成熟红细胞特有的一种膜蛋白，机体其他组织细胞可检测到其mRNA的表达，但蛋白质水平则被沉默。课题组研究发现，带3蛋白的翻译在胃癌中被重新开启，并证明它通过与p16相互作用参与了胃癌的发生。带3蛋白在肿瘤细胞中表达被开启可能涉及个体进化及肿瘤发生过程中的重大调控机制。课题组通过前期研究排除了基因突变、易位、扩增、RNA稳定性升高等可能导致带3蛋白表达的原因后发现，一种microRNA在胃癌细胞中减少可能是诱导带3蛋白表达的原因,这一过程与红细胞内发生的相关事件十分相似,本课题将在此基础上深入研究带3蛋白在红细胞和胃癌细胞内表达及其机制。研究结果不仅能够阐明重大生命现象的本质,同时为寻找新的肿瘤治疗方法提供实验依据。

课题组前期研究发现，红细胞膜特异表达的带3蛋白（anion exchanger1，AE1）在胃癌细胞和组织出现高频率表达，该蛋白的异常表达是胃癌的重要诱发因素。本课题在此基础上发现了导致带3蛋白在胃癌细胞内异常表达的原因和机制，证明带3蛋白在红白血病细胞及胃癌细胞内的反向作用：.1．为研究AE1在胃癌细胞内异常表达的原因，我们首先对AE1基因全长（包括启动子）进行了测序，在AE1蛋白阳性的胃癌细胞内发现三个点突变出现在AE1启动子区，在AE1阴性的细胞内没有检测到突变，提示三个点突变与AE1异常表达相关，但分子生物学实验没有证实这一点。.2. 然后，我们分析了带3蛋白的3’UTR，通过生物信息学分析及分子生物学实验最终证实，miR-24在该基因的3’UTR有两个作用位点，而且这两个作用位点缺一不可，miR-24能够显著下调带3蛋白的表达水平，miR-24是抑制带3蛋白翻译的重要生物分子，带3蛋白在正常胃上皮保持沉默状态源于miR-24的抑制效应，在胃癌细胞内miR-24水平显著减少，使其对带3蛋白的抑制作用减弱，带3蛋白的异常翻译开启并大量表达。.3．在低分化胃癌细胞中，带3蛋白在胃癌细胞浆内与肿瘤抑制蛋白p16相互作用，扣押p16使其不能入核发挥细胞周期调控作用，细胞癌变，外源性转入miR-24可以抑制胃癌细胞的增殖和迁移。此外，带3蛋白在胃癌细胞内异常表达后与p16和AE2（AE家族成员）形成复合体，使AE2不能上膜并被降解，细胞碱化，促进胃癌细胞增殖。.4. 开展了基于siRNA技术、靶向带3蛋白的小鼠胃癌在体靶向治疗研究，历时3年，发现靶向带3蛋白可以使药物诱发的小鼠胃癌发生率由62-70%下降到15.8%。.5. 与胃上皮细胞相反，在红系分化过程中，miR-24和带3蛋白是促使红系终末分化的关键因素。在红白血病K562细胞系中，miR-24的表达呈高水平，异常高水平的miR-24抑制了带3蛋白的翻译，细胞分化停滞，通过改变培养基的pH值、或联合Hemin和miR-24抑制剂能够诱导带3蛋白的表达，促进K562细胞分化,带3蛋白在红系的分化过程中发挥关键作用。