新候选抑癌基因CXXC4的表达调控及其作用机制研究

Human carcinogenesis result from the accumulation of epigenetic and genetic changes that eventually lead to the aberrant activation of oncogenetic signaling through altering the function or expression of oncogenes and tumor suppressor genes. As one of critical player in the epigenetic regulatory network, EZH2 play an important role in many of not all human cancers. Based on preliminary results, we proposed that CXXC4 might be a novel tumor suppressor gene regulated by EZH2 and EZH2 simultaneously activates wnt and MPAK signaling to promote tumorigenesis through downregulating CXXC4. We will explore the direct interaction of EZH2 with CXXC4 and analyze the biological and clinical relevance as well as the molecular mechanism of CXXC4 to prove this hypothesis. Through analyzing the regulation and function of CXXC4, we will provide more insights into the interaction of epigenetic regulatory network with signal transduction in the process of carcinogenesis.

肿瘤发生同细胞内遗传学和表观遗传学变化相关。不管是遗传学变化还是表观遗传学紊乱，都将改变肿瘤相关基因的功能或表达，导致重要信号传导通路的异常。作为表观遗传网络中的重要成员，EZH2 在很多肿瘤中都发挥着重要作用。在前期预实验中，我们发现CXXC4 可能是一个受EZH2 调控的新抑癌基因；EZH2通过抑制CXXC4基因表达来同时激活wnt和MAPK通路，从而促进肿瘤发生。为证实该假说，我们将在本研究中应用细胞和动物模型，通过ChIP等方法分析EZH2 与CXXC4 间的标靶关系、生物和临床关联性、CXXC4表达调控、EZH2 和CXXC4对wnt、MAPK 等关键信号通路和肿瘤生长的调控作用等。因此，本项目通过分析一个可能新抑癌基因的表达调控以及作用机理，将阐明肿瘤发生过程中表观遗传网络本身及其对细胞内重要信号转导通路的调控，从而推进我们对肿瘤的认识，为设计合理有效的肿瘤防治策略创造条件。

胃癌是最常见的消化道系统恶性肿瘤之一，也是全球范围内发病率第二位的恶性肿瘤，严重威胁着人类的健康。除了遗传学的改变外，表观遗传调控紊乱在胃癌的发生发展中也日益受到关注，可导致许多致瘤信号通路的异常激活。作为表观遗传调控网络中的重要成员之一，EZH2在多种肿瘤中均呈高表达状态，但其在胃癌中导致致瘤信号异常激活的机制仍不清楚。目前已有研究证实CXXC4在肾细胞癌中是经典Wnt信号通路的负向调控因子，但其具体分子作用机制和生物学功能尚未明确。本研究中首次提出CXXC4是EZH2下游的一个直接靶基因，并且CXXC4是一个新的胃癌相关肿瘤抑制因子，EZH2可通过抑制下游抑癌基因CXXC4的表达激活Wnt和MAPK等致瘤信号通路从而促进肿瘤的发生发展。本研究中首次证实CXXC4是受到EZH2直接调控的一个新的靶基因。EZH2通过直接结合CXXC4基因的启动子区域抑制其转录进而抑制其表达。体内外实验均证实CXXC4能有效抑制肿瘤细胞的生长，并首次提出CXXC4是一个新的肿瘤抑制因子。机制上，CXXC4通过失活Wnt和MAPK信号通路抑制肿瘤的发生发展。CXXC4的敲除（siRNA or shRNA）可激活Wnt和MAPK信号通路并促进细胞的锚定非依赖性生长。CXXC4通过稳定β-catenin降解复合物（β-catenin destruction complex）的完整性来抑制wnt信号通路，并通过破坏Erk1/2与MEK1/2之间的相互作用抑制MAPK的激活。最后，EZH2促进Wnt和MAPK信号通路的激活可被过表达的CXXC4所抑制，而CXXC4的敲除逆转了EZH2 siRNA介导的对wnt和MAPK通路的抑制作用。更有意思的是，我们发现CXXC4可定位于细胞核，并直接活化促凋亡因子GDF15的转录表达从而抑制细胞凋亡。与正常胃粘膜上皮细胞和正常胃组织相比，CXXC4在胃癌细胞和原发胃癌组织中均呈低表达状态，CXXC4的表达下调降低了早期胃癌患者的生存预后（p<0.05）。因此，CXXC4是受到EZH2直接调控的一个新的胃癌相关肿瘤抑制因子，其表达水平是早期胃癌患者的一个重要预后因素。总之，EZH2可通过下调CXXC4的表达激活Wnt和MAPK信号通路，抑制GDF15的转录表达，从而促进胃癌的发生发展。