结直肠癌细胞ID-1基因的增强子及其eRNAs的作用机制

Enhancers are cis-regulatory sequences on the genome that epigenetically display characteristic hereditary modifications. Enhancers act on target promoters of nearby or distal genes to activate gene transcription. The enhancer itself is a transcription unit bi-directionally or uni-directionally transcribing eRNA. Serving as special long noncoding RNAs, the roles in which eRNAs function to regulate target genes remain controversial. Deregulation of enhancers is involved in many tumors. The ID1 （Inhibitor of DNA binding protein 1）gene is overexpressed in colorectal tumor cells and plays key roles in initiation, proliferation, aggressiveness and prognosis of cancer. However, the manner in which the ID-1 gene is regulated by enhancers is unknown. LIF activates Stat3, which transcriptionally induces ID1. We have predicted enhancers and their binding sites for STAT3 in ID1gene with the UCSC database, and have experimentally identified the enhancers and product eRNAs. For this program we will further explore how enhancers act on the ID1 gene that serve as targets of upstream oncogenic events, as well as identify how eRNAs function. Achievements of the program will help not only to clarify the important roles of ID1 gene enhancers in tumorigenesis and progression, but also provide new experimental evidence for enhancer study and controversy of eRNA functions.

增强子是DNA分子上的一段碱基调控序列，具有特征性表观遗传修饰模式。增强子通过作用于附近或远端靶基因启动子活化基因转录。增强子自身也是一个转录单位，双向或单向转录eRNA。作为一种非编码RNA，eRNA在靶基因调控上的功能尚有争论。增强子调控异常与很多肿瘤相关。ID1基因在结直肠癌细胞中过表达，并与癌的发生、血管生成和转移相关，但其如何受增强子调控尚不可知。LIF通过活化STAT3，诱导ID1基因的表达。我们通过数据库预测了ID1基因的增强子及其STAT3结合位点，初步鉴定了ID1基因的增强子及其产生的eRNAs。本项目拟进一步探讨ID1基因增强子如何调控ID1基因的表达以及eRNA在其中所起的作用，探讨LIF作用ID1基因的机制。期待项目的完成不仅有助阐明ID1基因的增强子调控在结直肠癌致病机制中的重要作用，还对于近来增强子理论研究的充实，特别是eRNA功能的争论，提供新的实验证据。

增强子是DNA分子上的一段碱基调控序列，具有特征性表观遗传修饰模式。增强子通过作用于附近或远端靶基因启动子，活化基因转录，其调控异常与很多肿瘤相关。ID1基因在结直肠癌细胞中高表达，并与癌的发生、血管生成和转移相关。我们前期的研究表明，ID1附近有3个潜在的增强子，均转录eRNA。.本项目通过染色质构象捕获（3C）、ChIP实验和双荧光素梅报告基因实验，确认潜在的活性增强子E1与ID1的启动子区形成环袢结构。通过分析潜在的转录因子结合情况及后续的转录因子活性抑制实验证明，磷酸化的信号转导和转录激活因子3（pSTAT3）能够介导增强子和ID1启动子环袢互作，从而调节ID1的表达。后续通过CRISPR/Cas9技术将调节ID1表达的活性增强子E1敲除，进一步验证增强子E1对ID1的调控作用及其对结直肠癌发生发展的影响；定量和敲降实验显示，eRNAs，特别是E1的eRNA可以作为增强子活性的指标，但并没有影响增强子与ID1基因环袢的形成以及基因的表达。.对增强子的研究中，我们除了研究结直肠癌中增强子对ID1的表达调控，我们还研究了结直肠中，增强子对CYR61(富含半胱氨酸61)的表达调控；前列腺癌中，增强子对跨膜蛋白酶丝氨酸2（TMPRSS2）和长非编码RNA前列腺癌相关转录物38（PRCAT38）的共同调控。.另外，我们还结合临床样本，研究了肝癌中，miRNA miR-200b对HMGB3的表达调控、SIRT5介导的波形蛋白乙酰化在肝癌EMT中的作用；NR4A1的调节及其在同型半胱氨酸诱导的NAFLD中的作用；结直肠癌中，NR4A1的反义RNA NR4A1AS通过形成RNA-RNA复合物和阻断UPF1介导的mRNA失稳来上调NR4A1的表达，进而调节NR4A1在肿瘤生长和结直肠癌细胞转移。