肝癌中p53直接调控microRNA及其靶基因的筛选与调控机制研究

Many studies indicated that p53 and microRNAs were involved in hepatocarcinogenesis, but the regulatory mechanism of p53 and miRNAs in hepatocellular carcinoma is not clear.In our previous study, we have screened miR-29a and miR-101-2 were regulated by p53 using computational biology and experimental tools in HCC cells. Next, we validated miR-101-2 was directly regulated by p53 using the luciferase reporter system and ChIP experiments. Based on a preliminary basis, we intend to do the following research: 1) The regulation relationship of mir-29a and p53; 2) The prediction, analysis and experimental verification of miRNA target genes, exploring the p53-miRNA regulatory pathway; 3) The effect of mir-29a and mir-101-2 in hepatocellular carcinoma cell cycle, apoptosis, and liver tumor formation. Finally, a new mechanism of p53 and miRNA regulation was expected to clarify.

p53与microRNA均参与肝癌发生，但两者在肝癌中形成何种调控机制目前尚不清楚。项目组前期通过计算生物学手段与实验验证相结合，已初筛miR-29a和miR-101-2在肝癌细胞中受p53调控，通过荧光素酶报告系统以及ChIP等实验已证实p53直接调控miR-101-2。基于前期基础，本项目拟研究：1)确定p53直接调控mir-29a；2)miRNA靶基因预测、分析与实验验证，阐明p53-miRNA调控通路；3)体内外实验研究mir-29a与mir-101-2对肝癌细胞周期、细胞凋亡、肝肿瘤形成等方面产生的影响。通过本项目研究，有望阐明p53与miRNA调控关系中存在着新的调控模式，为以miRNA为基础的肝癌治疗提供一定的理论依据与实验基础。

p53作为一种重要的转录因子参与调控microRNA，并在肿瘤疾病的发生与发展中起着关键的作用，但转录因子与miRNA形成何种调控机制目前尚不清楚。在基金委的资助下，我们通过下一代测序技术对p53直接调控microRNA进行了高通量筛选，两次生物学重复测序共得到了127 和 215个差异表达microRNA，通过进一步筛选最终得到33个p53调控miRNA。GO和KEGG功能富集分析展示87.9%和90.9%的p53调控miRNAs靶基因显著富集于肿瘤相关生物学进程与信号通路中。整合ENCODE的ChIP-seq数据，我们共发现18个p53调控miRNA存在ChIP实验证实的p53结合位点。在此基础上，我们深入探讨了转录因子与miRNA形成的调控网络，在包括肝组织在内的12个组织中识别了2,347个转录因子与miRNA的调控作用，结果显示多数的转录因子结合位点富集于miRNA的转录起始位点附近。我们发现组织特异性miRNA多数被非组织特异转录因子所调控，并且转录因子的组织特异表达水平与转录因子-靶基因相互作用存在相关性。其中，myc作为一种重要的促癌转录因子与p53通路形成反向调控作用，myc-miRNA的靶基因同p53-miRNA靶基因功能类似，高度富集于细胞周期、细胞凋亡与细胞增殖等肿瘤相关生物学进程中。我们这些成果为研究转录因子与miRNA在肿瘤中的调控机制以及为今后基于miRNA的肿瘤治疗提供了理论与实验论据。在本项目的资助下，其相关研究成果以第一或通讯作者发表于国际、国内学术期刊上：《Scientific reports》、《Computers in Biology and Medicine》、《Journal of Biobased Materials and Bioenergy》和《重庆大学学报》。项目执行期间项目成员参加国际会议一次并发表摘要与海报展示，国内会议一次。