论文摘要
基因是遗传的物质基础，生物体的一切生命现象如生长、发育、代谢、衰老和死亡等均与基因密切相关。基因的功能和基因的表达调控很大程度上决定了微观世界的细胞进程与宏观世界的生命现象。对基因功能和基因表达调节的研究可在一定程度上从分子水平揭示生命现象和疾病的本质。血管和淋巴管是体内两个最大的管状网络系统，对于胚胎发育和成体内环境稳态维持至关重要，许多血管、淋巴管相关基因调控着血管和淋巴管的形成并在其他生理过程中也展现出重要功能。本学位论文开展了三项关于几个重要的血管、淋巴管相关基因的调控与新功能的研究，分别如下：第一项研究是微小RNA miR-503对两个最重要的血管生成因子-FGF2和VEGFA的表达调控研究。FGF2和VEGFA是最为重要的血管生成因子，已成为许多缺血性疾病和血管异常疾病的治疗靶点并在临床治疗中得到应用。这项研究发现miR-503可通过结合基因的3’-UTR同时靶向FGF2和VEGFA，并同时在mRNA水平和蛋白水平抑制FGF2和VEGFA的表达；另外，本研究还发现miR-503在血管富集型肿瘤-肝癌中表达沉默，原因是miR-503的启动子被甲基化介导的表观遗传修饰调节而导致其表达被抑制，因而对应的靶基因FGF2和VEGFA高表达；体内和体外实验模型均证实，高表达miR-503下调FGF2和VEGFA表达进而抑制肿瘤血管生成。同时，本研究也发现，血管生成信号通路的重要因子-缺氧环境和缺氧诱导因子HIF-1α均可促使miR-503表达下调，从而解除或缓解了miR-503对FGF2和VEGFA的表达抑制，增强FGF2和VEGFA的表达，促进血管生成，这揭示了一条缺氧条件和缺氧诱导因子促进血管生成的新机制：缺氧条件下缺氧诱导因子HIF-1α可通过下调miR-503表达、解除miR-503对血管生成基因FGF2和VEGFA的抑制来增强促血管生成信号。总体上，这项研究在功能上鉴定了一个新的血管生成抑制因子-miR-503，其分子机制是抑制血管生成因子FGF2和VEGFA的表达，并显示了miR-503可抑制肿瘤血管生成。这将为基于血管生成的疾病治疗如癌症等提供新的分子靶标和在已有的方法上采取新策略。第二项研究是缺氧诱导因子HIF-1α和HIF-2α对淋巴管基因Prox1的转录调控研究。Prox1是一个关键的淋巴管发育与生成基因，对淋巴管的形成、维持和生成至关重要，但对Prox1自身的表达调控规律目前认识不多。缺氧信号通路是熟知的最为重要的血管生成调节因子之一，但缺氧信号通路与淋巴管生成的关系尚不明确。在本研究中，生物信息学分析发现Prox1启动子序列上存在高度保守的可被HIF-1α和HIF-2α结合的缺氧响应元件（Hypoxia-Responsive Element, HRE）；荧光素酶活性报告基因分析实验证实缺氧条件下可由HRE元件介导激活Prox1的转录；实时荧光定量PCR和Western Blot检测揭示缺氧条件下和高表达HIF-1α或HIF-2α均可在mRNA水平和蛋白水平显著增加Prox1的表达量，而敲低HIF-1α和HIF-2α可消除缺氧条件引起的Prox1表达增加；EMSA和ChIP证实HIF-1α和HIF-2α在体内外均可结合Prox1启动子的HRE元件；这些结果说明，缺氧条件下，HIF-1α和HIF-2α可转录激活Prox1表达。这项研究揭示了淋巴管发育与生成中的关键基因-Prox1受缺氧条件下和缺氧诱导因子HIF-1α/HIF-2α的调控，这为缺氧条件下的淋巴管生成提供了新的证据，并揭示了缺氧条件下淋巴管生成的重要潜在分子机制。第三项研究是血管疾病先天性静脉畸形骨肥大综合征（KTS）相关基因-AGGF1的新功能研究。AGGF1是在KTS的分子遗传学研究中首次发现和克隆的一个新基因，并初步确定其备血管生成因子功能，即“血管基因”，但AGGF1基因的功能还有许多未知。本研究关注的是AGGF1基因在肿瘤细胞中的功能，这项研究发现：AGGF1基因在肿瘤细胞中展现出强烈的抑癌基因特征，可抑制一系列肿瘤细胞基本生物学行为，如抑制细胞生长增殖、诱导细胞周期阻滞、促进细胞凋亡、增强细胞DNA损伤修复和抑制肿瘤细胞集落形成等，同时，在多种肿瘤组织存在AGGF1基因突变。这些都是肿瘤抑制因子的典型特征。另外，AGGF1与最重要的抑癌因子p53蛋白相互作用，并增强p53蛋白的稳定性、促进p53的磷酸化与乙酰化、增强p53的转录激活能力并引起p53下游一系列基因的表达激活。本研究在功能上首次鉴定AGGF1是一个新的肿瘤抑制因子，并阐明了AGGF1发挥抑癌功能的一个重要分子机制是与p53蛋白互作并增强和激活p53信号通路。