肿瘤相关新基因PRR11和FAM33A共享双向启动子区域的鉴定及Myb对其调控的分子机制与生物学意义研究

肿瘤相关新基因的鉴定与功能解析及其知识产权猎取是后基因组时代国际竞争的一个焦点，也是我们的主研方向。PRR11是我们自主发现的数个肿瘤相关新基因之一，对其功能研究已获青年基金资助且进展良好，已证实其通过调控细胞周期、细胞增殖而参与肿瘤发生。项目执行过程中，我们又惊喜地意外发现：该基因恰和另一肿瘤相关新基因FAM33A共享一独特而典型的双向启动子，且经典癌基因Myb还能显著调控其活性。本研究拟在此基础上，以基因转录调控为切入点对在研项目进行纵向深入拓展，综合采用多种转录调控及分子肿瘤学研究技术，进一步对该双向启动子进行全面系统的鉴定，进而验证并阐明Myb对该双基因转录单元的直接转录激活效应及其在细胞周期和肿瘤发生中的作用与意义。该研究不仅对于丰富真核基因转录调控及分子肿瘤学理论具有重要科学意义，而且因该双向启动子具有能同时调控双基因高效表达的特性，故在肿瘤基因治疗等方面也极具潜在应用价值。

“头对头”基因对是真核生物中一种独特的基因组织方式，其转录是由一个独特的双向启动子驱动。该类基因约占人类基因总数的10%，初步研究显示其在肿瘤发生发展等过程中具有重要作用。开展该类基因的功能与调控机制研究对于丰富真核基因转录调控和分子肿瘤学基础理论以及开发肿瘤防治新策略具有重要意义。PRR11是我们前期研究自主鉴定的一个参与细胞周期和肺癌发生发展的肿瘤相关新基因。在本研究中，我们对PRR11与其相邻基因SKA2（也称FAM33A）组成的基因对及其共享的双向启动子区域进行了系统鉴定，并对其转录调控机制及其在肺癌中的临床意义进行了系统研究。基因结构分析证实PRR11与其邻侧基因SKA2以“头对头”方式排列，转录起始位点分析结果证实两基因间的距离小于500 bp，从而确认了PRR11-SKA2是一个典型的“头对头”基因对。启动子活性分析结果进一步证实，两基因确实共享一个典型的双向启动子，且两基因间一段最短的80 bp序列作为核心启动子驱动PRR11-SKA2基因对的双向基础转录。转录调控机制研究结果表明，Myb、NF-Y等转录因子等均能调控PRR11-SKA2双向启动子的转录。NF-Y能直接结合并进而激活PRR11-SKA2双向启动子，是调控PRR11-SKA2转录单元转录的主要转录因子。而Myb对PRR11-SKA2转录单元的调控则具有组织细胞特异性，且可能依赖其它转录因子的共同参与。进一步的功能研究结果表明，联合或者单独沉默PRR11与SKA2的表达可导致肺癌细胞的增殖迁移及侵袭能力显著降低，且两基因之间具有协同作用。临床样本分析结果显示，PRR11与SKA2在肺癌中均呈现显著高表达，且两者的表达呈显著正相关，并与NF-Y的表达水平也呈显著正相关，PRR11与SKA2共同高表达的肺癌病人预后明显低于单个基因高表达组或两基因同时低表达组。综上，我们的研究结果表明，PRR11-SKA2是一个典型的受双向启动子驱动转录的“头对头”基因对，受Myb、NF-Y等转录因子的调控，且PRR11-SKA2基因对在肺癌中的显著高表达对于维持肺癌细胞的高增殖活性和运动能力非常重要，是一个新的肺癌诊断和治疗的潜在靶点。