应用Affymetrix全基因组表达谱芯片研究正常人上皮细胞对化学致癌物BPDE的应答反应

论文摘要

苯并（a）芘-7，8-二氢二醇-9，10-环氧化物（BPDE）是多环芳烃类（PAHs）环境化学污染物苯并（a）芘（BaP）在体内的代谢活化产物，并被认为是BaP的终致癌物。BPDE致突变、致癌并不是一个细胞被动接受的过程。BPDE引起大块加成性DNA损伤会激活细胞内核苷酸切除修复、细胞周期阻滞等保护性机制，也会激活低保真度的跨损伤复制机制引发DNA突变，以及激活一些可能有促癌作用的应激信号通路等。因此，要阐明BPDE的致突变、致癌机制，需全面了解细胞对BPDE的应答反应，即基因和毒物的相互作用。我们分别采用Affymetrix HG-U133 Set（～33000个基因）和HG-U133 Plus 2．0（～39000个基因）全基因组芯片来筛选FL人羊膜上皮细胞对不同剂量BPDE（0．005，0．05和0．5μM）处理后同一时间（4 h）的应答基因和同一剂量BPDE（0．05μM）处理后不同时期（1，10和22 h）的应答基因，以较为全面地研究正常人上皮细胞对BPDE的应答反应。基于TaqMan低密度芯片技术对基因芯片结果进行中等通量的定量RT-PCR验证获得了一大批可信的应答基因。剂量效应研究揭示了基因表达（H1F0，AURKA，CCNB1，CENPA，CDC20，KIF14，KIF2C，PKMYT1和EGFR，IGF1R，PRKCA，ITPR1，ATF3，HEXIM1，MYC,SAT1，GDF15，PEA15等）和细胞周期以及细胞毒性表型的紧密关联。转录调控分析结合实验验证发现部分基因的表达改变和BPDE激活一些应激反应相关的转录因子（AP-1，ATF3，NF-κB，p53，Elk-1，CREB和ATF6等）有关，有助于揭示细胞对BPDE应答从应激信号通路，相关转录因子到靶基因的整个过程。个别基因的改变，如CCNE1和CCNE2的上调等可能和BPDE的致癌机制有关。时间效应研究中对细胞周期，细胞生长和凋亡相关基因（H1F0，AURKA，CCCNB1，CENPA，KIF14，NEDD9，SGOL2，RCC1和DLSP1，EIF5A，BIRC4，CTGF，ATF1，JUN，PTEN，CYR61，TOB1，MUC1，FOS，MIRN21等）的分析，揭示了细胞对低浓度BPDE的反应模式，即细胞从启动应答，到整合效应，再到恢复的应答过程。相关基因的改变，如CYR61，MUCl，FOS和MIRN21等基因的上调可能和BPDE的致癌机制有关。对基因芯片结果进行高通量分析发现细胞对BPDE的应答基因涉及广泛的功能包括细胞周期调节，转录调节，RNA剪接、蛋白质代谢、泛素循环、脂类代谢、细胞骨架、细胞内运输、细胞生长、凋亡、信号转导、DNA修复和DNA损伤反应等；以及广泛的信号转导通路如MAPK、黏着斑、细胞周期、Wnt通路和TGFbeta通路等，有助于从全局了解细胞对BPDE的应答机制。对于重要的应答基因和通路与BPDE致突变和致癌机制的关系有待具体的实验研究。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• 英文摘要
• 缩略语
• 目次
• 1 引言
• 2 材料和方法
• 3 结果和讨论
• 3.1 BPDE的细胞毒性效应
• 3.2 细胞对BPDE反应的剂量依赖效应
• 3.3 细胞对低浓度BPDE反应的时间效应
• 4 结论和展望
• 参考文献
• 综述一 基因表达谱数据分析方法
• 综述二 MicroRNA研究进展
• 作者简历及在学期间取得的科研成果