多梳蛋白Bmi-1诱导EMT对细胞进行编程和重编程表观遗传调控的机制

上皮间质转化（EMT）涉及细胞编程与重编程，参与胚胎发育、肿瘤发生发展等重要生理、病理过程。多梳蛋白PcG是一类参与细胞编程重编程的重要因子，可在调控位点形成抑制复合物，通过改变染色质结构抑制特异性基因表达，调控细胞增殖、凋亡和分化等过程。Bmi-1蛋白属于PcG家族的重要成员，我们研究表明Bmi-1具有诱导EMT以及维持肿瘤干细胞表型特征的新功能（JCI，2009），但其表观调控机制的建立尚不明。在前期基础上，拟采用IP-蛋白芯片、RNA-ChIP等系统生物学方法研究Bmi-1引起EMT细胞编程和重编程中转录因子及非编码长链RNA对Bmi-1募集作用及机制，采用ChIP-Sequence鉴定Bmi-1直接调控的靶基因，较全面阐明Bmi-1在诱导EMT引起细胞编程和重编程过程中表观遗传信息形成、维持和作用的规律和特点，揭示其运行的具体作用机制，为进一步诠释细胞编程和重编程的机制提供理论基础

Bmi-1是一个公认的癌基因，能够诱导正常鼻咽上皮细胞永生化，促进正常鼻咽上皮细胞迁移和侵袭能力。然而，鼻咽癌中Bmi-1基因表达上调和表观调控机制尚不清楚。我们采用RNA-ChIP 等系统生物学方法研究Bmi-1 引起细胞EMT编程和重编程中转录因子及非编码长链RNA 对Bmi-1 募集作用及机制，发现与Bmi-1结合的非编码长链RNA NR_033917，敲低NR_033917的表达，抑制鼻咽癌细胞的生长。同时，为了进一步研究Bmi-1转录调控机制，我们克隆和鉴定了Bmi-1基因的启动子，发现-536 ~ +232和+167 ~ +232是动子核心区域。转录活性依赖于+181/+214 Sp1和-181 E-box 结合位点。EMSA和ChIP实验表明，Sp1和c-MYC都能与Bmi-1基因的核心启动子区域结合。双突变荧光素酶报告基因和免疫共沉淀提示Sp1/Sp3与c-MYC结合协同参与调控Bmi-1基因的转录。过表达和敲低实验表明，Sp1和c-myc是Bmi-1的关键转录因子。为了进一步探讨Sp1/Sp3和c-myc是否影响鼻咽癌细胞EMT及转移。干扰Sp1/Sp3后，上调上皮细胞的标记蛋白E-Cadherin和α-catenin的表达，促进E-Cadherin的膜定位，下调间质细胞的标记蛋白N-cadherin和vimentin的表达；并且细胞的迁移及侵袭能力显著下调。过表达Bmi-1能部分增强干扰Sp1/Sp3后细胞的侵袭能力。由于Bmi-1影响Snail1蛋白的稳定性，干扰Sp1/Sp3后，Snail1 mRNA和蛋白水平都下调，Snail1的蛋白水平下调得更多。提示，Sp1/Sp3可直接调控Snail1的转录和（或）依赖于Bmi-1通路调控Snail1蛋白的稳定性。结合Bmi-1回复实验结果推测：Sp1/Sp3是通过Bmi-1依赖和Bmi-1不依赖两条途径来调控EMT和转移。这些结果表明，Sp1/Sp3和c-myc能通过与Bmi-1基因的启动子活性区域结合，协同激活Bmi-1基因的转录；抑制细胞内源的Sp1/Sp3能抑制鼻咽癌细胞EMT，并抑制细胞转移。本研究阐明鼻咽癌中调控Bmi-1 引起细胞EMT编程和重编程中转录因子及非编码长链RNA 对Bmi-1 募集作用及机制，为鼻咽癌的发病机制提供新的理论基础，并为晚期鼻咽癌的临床治疗提供了潜在的靶点。