慢性髓性白血病细胞中抑癌蛋白H2AX表达调控机制及其与肿瘤细胞命运的关系

慢性髓性白血病（CML）发病主要原因，是由于染色体重排形成了融合基因BCR/ABL，进而编码其活性不受调控的酪氨酸激酶BCR-ABL，并激活下游一系列信号通路，导致血液细胞恶变。显然，抑制BCR-ABL活性将是治疗CML首选方法。然而，BCR/ABL融合基因具有高突变率特点，导致CML病人易产生耐药性。因此，阐明BCR-ABL激酶诱导细胞癌变的分子机制，将为治疗CML的药物研发提供新的靶点，同时进一步认识CML的发病机制。近来，组蛋白H2AX被证明是一种新的肿瘤抑制蛋白，直接影响细胞的命运。缺乏H2AX，肿瘤细胞无法凋亡。我们前期工作发现，CML细胞确实存在H2AX表达水平低下；阻断BCR-ABL活性，H2AX水平急剧升高，CML细胞走向凋亡。这些结果充分说明H2AX也与CML发生和发展有关。本项目将深入探讨CML细胞内H2AX表达调控机制及其与肿瘤细胞命运的关系，所有结果将具有原创性。

组蛋白H2AX是一种新的抑癌蛋白，缺少H2AX，细胞无法走向凋亡。并且H2AX调控凋亡的功能与其磷酸化修饰紧密相关。本项目主要探讨H2AX对慢性髓性白血病（CML）细胞的凋亡调控作用，以及CML细胞内调节H2AX磷酸化作用的信号转导网络，并从表观遗传角度深入揭示H2AX参与肿瘤细胞凋亡的分子机制。结果表明，磷酸化修饰的H2AX确实是CML细胞凋亡的关键调控因子。过表达H2AX后，CML细胞对伊马替尼（imatinib）诱导凋亡的敏感性增加，而过表达磷酸化位点突变的H2AX则不影响K562细胞凋亡敏感性。同样，抑制H2AX的表达使得K562细胞对imatinib的凋亡诱导具有耐受作用。实验结果还表明，K562细胞内存在两条调节H2AX磷酸化的信号途经：p38/H2AX和caspase-3/Mst1/H2AX。Imatinib可以激活MAPK－p38。不论使用p38抑制剂，还是p38-siRNA抑制p38的功能，H2AX磷酸化也同时受到抑制。因此，imatinib可以通过激活p38信号通路磷酸化H2AX。我们还观察到imatinib激活p38的同时，也活化caspase-3，进而激活其下游激酶Mst1，活化的Mst1能够调节H2AX磷酸化。阻断caspase-3/Mst1通路，也抑制H2AX磷酸化作用。以上结果明确说明，caspase-3/Mst1通路也调控H2AX磷酸化作用。另外，我们还观察到H2AX磷酸化修饰不仅调控凋亡，也对K562细胞生长具有抑制作用。过表达H2AX刺激H2AX磷酸化作用后，imatinib对K562细胞生长抑制作用加强。反之，过表达H2AX(139A)则减弱细胞的生长抑制作用。利用miRNA抑制H2AX表达后，也获得类似的结果。最后，我们从表观遗传角度探讨磷酸化修饰的H2AX调控凋亡的机制。研究发现，H2AX磷酸化修饰后在转录水平调节凋亡基因Bim的表达，进而诱导细胞发生凋亡。至此，本项目比较完整地揭示了H2AX调控凋亡的分子机制，主要获得了三方面的结果：１，证明H2AX磷酸化修饰调控CML细胞凋亡的关键作用；２，揭示CML细胞内H2AX磷酸化修饰的信号转导网络；３，首次揭示H2AX表观遗传调控凋亡的分子机制。总之，本项目的圆满完成将为H2AX的功能研究翻开新的一页，也为治疗CML的药物研发提供新的分子靶点。