肿瘤细胞中反义链转录本调控DHRS4基因簇表达的机制研究

反义链转录产生的非编码RNA在基因的转录、剪接和表达调控中发挥重要作用。辅酶II依赖视黄醇脱氢/还原酶(NRDR)是体内atRA合成的重要酶类，其基因位于14q11.2，由三个基因构成(DHRS4,DHRS4L2,DHRS4L1)。我们在DHRS4基因簇结构功能和表达调控机制的研究中，首次在肿瘤细胞中发现并鉴定了大量反义链转录本的存在，这些转录本具备功能ncRNA的特点。我们推测，除基因表达调控的表观遗传学因素外，DHRS4基因的反义链转录产物可能以ncRNA的形式在DHRS4基因簇转录、剪接、表达调控中发挥重要作用。对这些反义转录产生的ncRNA作用方式和作用机制的深入阐释，将为揭示DHRS4基因簇表达调控的机制提供依据，对反义链转录和非编码RNA的功能研究以及维甲酸代谢调控机制研究均具有重要的理论价值。

辅酶II依赖视黄醇脱氢/还原酶（NRDR）是体内全反式维甲酸（atRA）合成的重要酶类，人DHRS4是NRDR的编码基因，有2个同源基因DHRS4L2和DHRS4L1，3个基因构成基因簇串联排列于人类染色体14q11.2位点。我们在DHRS4基因簇结构功能和表达调控机制以及选择性剪接的研究中，首次在肿瘤细胞中发现并鉴定了大量反义链转录本的存在。基因组中从正义链或反义链转录的长的非编码RNA (long non-coding RNA，lncRNA)，可以顺式或反式调控相邻基因或远距离基因的表达，并通过表观遗传调控机制来实现，如lncRNA可作为介导染色质表观遗传修饰的支架，招募相关的蛋白质、酶或RNA，以激活或抑制目的基因的表达，实现生理或病理状况下相关基因的表达调控。我们在人肝癌细胞株HepG2和人正常肝细胞株HL7702中，克隆获得DHRS4基因的两个反义链转录本，AS1DHRS4和AS2DHRS4，均为lncRNAs。AS1DHRS4存在于这两株细胞中，对于DHRS4基因簇的3个基因具有不同的转录调节作用，AS2DHRS4只存在于HepG2细胞中，它的功能目前尚不清楚。AS1DHRS4对DHRS4具有顺式调控作用，同时反式调控DHRS4L2和DHRS4L1基因表达。AS1DHRS4对DHRS4基因簇的表观遗传调控机制包括：① 介导DHRS4基因簇位点3个基因启动子区域的组蛋白H3去乙酰化和H3K4 me2去甲基化；② 与甲基转移酶G9a和EZH2相互作用，介导DHRS4L2和DHRS4L1启动子区域的抑制性组蛋白修饰H3K9 me2和H3K27 me3; ③ AS1DHRS4通过招募DNA甲基转移酶诱导DHRS4L2启动子区域的DNA甲基化，导致转录抑制。本课题研究以反义链转录产生的lncRNA为切入点，阐明了肿瘤细胞中DHRS4基因簇表达调控和复杂的选择性剪接的表观遗传学机制。研究内容和结果不仅丰富了反义链转录和lncRNA的功能及作用机制研究，同时对于维甲酸代谢调控机制的研究也具有重要的理论价值。