新型癌基因PIWIL2介导的DNA修复及其对肿瘤发生的影响

致癌因子所致的DNA损伤是肿瘤发生的始发因素。控制损伤DNA修复的因子具有早期肿瘤屏障作用。但是,目前对控制DNA修复的关键因子，了解甚少。最近，我们发现生殖干细胞专有基因PIWIL2，可在体细胞DNA损伤时激活。敲除PIWIL2，DNA修复受阻。表现为染色质不涨，组蛋白H3乙酰化和H2AX磷酸化缺陷。这一发现提示PIWIL2具有防止肿瘤发生的屏障作用。据此，我们将进一步研究：（1） PIWIL2基因是如何在DNA损伤时被激活的？（2） PIWIL2是如何参与DNA修复的？(3) PIWIL2介导的DNA修复对DNA损伤诱导的自发性肿瘤有什么影响？本项目可望阐明PIWIL2参与DNA修复，抑制肿瘤发生的机理，有助于发现新的抗肿瘤药物。具有原创性，开拓性和国际上先进性。

本课题的研究目标是确定新型癌基因PIWIL2在ＤＮＡ修复中的作用及其对肿瘤发生发展的影响，主要有以下发现：..1、p53在DNA损伤时诱导PIWIL2基因表达：人正常或肿瘤细胞在用X-射线（电离辐射；IR）处理后表达PIWIL2， 受转录因子p53的调控。p53在PIWIL2启动子内有两个结合位点，PBS1和PBS2。其中PBS1在正常细胞DNA受损伤时发挥作用，调节PIWIL2表达； PBS2在肿瘤细胞DNA损伤后，其CpG去甲基化 而调节PIWIL2基因表达。因此，p53通过激活PIWIL2基因表达而至染色质松弛。同时，我们发现CUX1基因对PIWIL2的表达也有调节作用。..2、PIWIL2通过抑制HP1a介导染色质重塑：用IR处理小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)后， PIWIL2基因野生型（mili+/+) MEF细胞在IR 4h左右表达高水平PIWIL2，伴随乙酰化的H3K9、H3K14和H3K18表达增加；与此相反，在mili-/- MEF细胞中乙酰化的H3K9、H3K14和H3K18表达显著下降。这与在MEF细胞中组蛋白乙酰化转移酶的变化有关。在IR处理的mili+/+ MEF中，Myst3升高，组蛋白去乙酰化酶下降，导致H3K9Me3和HP1a均下降。这些结果证实IR诱导的DNA损伤导致PIWIL2基因激活，从而抑制异染色质生成，有利于DNA修复。..3、 PIWIL2异位激活抑制肿瘤发生发展：在肿瘤发生发展起始期，PIWIL2通过促进染色质松弛、解链，为DNA修复创造条件，起到肿瘤屏障作用。与此相关，mili-/- MEF 生长较mili+/+ MEF快； 但在IR后，mili-/- MEF比mili+/+容易凋亡。在肿瘤细胞中，过表达PIWIL2可抑制其侵袭和迁移，与CUX1的功能一致。在p53缺陷小鼠，PIWIL2缺陷可以加快其肿瘤发生发展并改变肿瘤组织谱。总之，PIWIL2可以抑制肿瘤的发生发展。.. 通过本课题的研究，进一步加深对肿瘤发生发展机制，特别是对PIWIL2在肿瘤发生发展中的认识，有助于发展新型肿瘤防治方略。