肿瘤抑制基因ZNF545在结肠癌中的功能意义及临床应用价值的探讨

Down-regulation or silencing of tumor suppressor genes induced by CpG island promoter hypermethylation is a key mechanism for the development and progession of cancers. Through methylation-sensitive representational difference analysis (MS-RDA), we recently identified a novel preferentially methylated gene, zinc finger protein 545 (ZNF545) in human colon cancer. ZNF545 is a member of Krüppel-associated box domain-zinc-finger proteins, the largest family of transcriptional repressors. Our preliminary data showed that ZNF545 is down-regulated by promoter methylation in colon cancer. Besides, ZNF545 inhibited rRNA transcription, which may account for its potential tumor suppressive effect. Thus the expression profile, epigenetic regulation, biological function, molecular basis and clinic application of ZNF545 in colon cancer will be evaluated. Our study includes 1) analyzing ZNF545 mRNA expression profile, promoter methylation status and clinical significance in colon cancer (including colon cancer cell lines, serum and tissues from colon cancer patients) to find whether ZNF545 methylation could be a colon cancer biomarker for diagnosis and prognosis; 2) elucidating the biological function of ZNF545 in colon cancer cell lines; 3) identifying the molecular mechanisms how ZNF545 inhibit rRNA transcription; 4) evaluating anti-tumor effect of ZNF545 in gene therapy of colon cancer. This study will provide new approach and theoretical basis for early diagnosis, prevention and gene therapy in colon cancer.

通过启动子超甲基化所致肿瘤抑制基因的表达沉默已被认为是肿瘤发生的一个重要机制。我们通过甲基化敏感性代表性差异分析发现了一个新的甲基化调控的基因ZNF545。初步研究表明，ZNF545在结肠癌中发生启动子甲基化而表达下调，ZNF545可抑制rRNA转录，从而抑制肿瘤发生与发展。因此，ZNF545启动子甲基化特征、肿瘤抑制功能和机制以及临床应用价值都值得深入探讨。本课题主要研究： 1) 分析ZNF545在结肠癌中组织和血清中的启动子甲基化情况以及其与临床病理特征的关系，探讨能否将其作为结肠癌分子诊断与预后标记物； 2)探讨ZNF545在结肠癌中的肿瘤抑制功能； 3) 深入阐明ZNF545如何通过抑制rRNA转录而抑制肿瘤的分子机制；4) 对ZNF545的肿瘤治疗作用进行评估，从而为结肠癌的早期诊断、防治和治疗提供新的途径和理论基础。

通过启动子超甲基化所致肿瘤抑制基因的表达沉默已被认为是肿瘤发生的一个重要机制。我们通过甲基化敏感性代表性差异分析发现了一个新的甲基化调控的基因ZNF545。初步研究表明，ZNF545在结肠癌中发生启动子甲基化而表达下调。ZNF545过表达，显著抑制集落形成能力和诱导细胞凋亡。ZNF545通过抑制rRNA转录，从而抑制肿瘤发生与发展。ZNF545含有两个锌指簇和1个KRAB结构域。这两个锌指簇分别可结合rDNA启动子，而介导转录抑制。KRAB结构域通过结合协同转录抑制因子KAP1招募其他协同转录抑制因子，对转录抑制是必须的结构域。使用免疫共沉淀寻找到ZNF545潜在的协同抑制因子支架蛋白KAP-1，异染色质蛋白HP1和组蛋白去乙酰化酶HDAC1。并通过免疫共沉淀上游结合转录因子UBF，发现ZNF545通过招募组蛋白去乙酰化酶HDAC1而使上游结合转录因子UBF发生去乙酰化。采用ChIP技术，发现ZNF545可增多rDNA启动子区的组蛋白乙酰化标记的H3K9me3的水平，并减少H3K27ac和H4ac的水平。通过对55例配对的手术切除结肠癌样本 (含有预后和复发时间信息)，进行ZNF545启动子甲基化亚硫酸氢盐测序法分析，判定ZNF545启动子甲基化程度，发现含有ZNF545甲基化的病人比不含ZNF545甲基化的病人的复发风险显著要高 (P = 0.0079)，从而为结肠癌的早期诊断、防治和治疗提供新的途径和理论基础。