E2泛素交联酶RAD6在人类细胞周期中调控基因表达的机制研究

摘要

细胞周期是指连续分裂的细胞从一次有丝分裂结束开始到下一次分裂结束，由一个细胞分裂为两个相同子细胞的过程，是细胞最基本的反应。要保证整个分裂过程的精确性，就必须对细胞周期进程中相关基因的表达进行精确的调控，以确保细胞周期中各个事件的有序运行。在细胞内，有一系列的机制调控着整个网络的正常运行，而蛋白的泛素化修饰便是其中至关重要的一环。
　　蛋白的泛素化修饰在蛋白质的降解和功能调节中起着重要的作用。泛素化修饰过程一般需要三类酶来参与，分别是E1泛素激活酶、E2泛素交联酶以及E3泛素-蛋白连接酶。这三类酶协同作用，可以为特定的蛋白质底物打上不同形式的泛素化修饰（单泛素化或者多泛素化）。现在，人们对于蛋白质的多泛素化修饰已经有了足够深入的了解，普遍认为多泛素化修饰一般会导致底物蛋白质的降解。生物体内折叠异常或者功能执行完毕的蛋白质会先被打上多泛素化的标签，然后通过“泛素-蛋白酶体”途径被降解掉。单泛素化修饰对蛋白质的影响往往比较复杂，它一般不会导致蛋白质底物的降解，而是对其生物学功能有着重要的调控作用。RAD6就是一种相当重要的E2泛素交联酶，它广泛地参与到诸如DNA损伤修复、组蛋白修饰以及基因表达等多种生物学过程中。
　　本研究首先在人类肝脏细胞HL-7702中对RAD6分别进行过表达和沉默实验，然后检测HL-7702细胞在细胞周期进程以及细胞增殖能力方面的变化。实验结果表明过表达RAD6能够促进细胞从G1期向S期转变，增强细胞的增殖能力，而RAD6的沉默所产生影响则截然相反。因为早有许多文献报道细胞周期蛋白D1(CCND1)是决定细胞从G1期向S期转变的关键因子，由此可以推测RAD6对细胞的影响可能是通过调控CCND1的表达来实现的。对CCND1表达水平的分析以及RNA干扰实验的结果也证实RAD6确实是通过调控CCND1的表达来实现对细胞周期进程以及细胞增殖能力的影响。为了进一步了解RAD6调控CCND1表达的分子机制，本研究通过染色质免疫共沉淀实验来分析RAD6对CCND1启动子区域组蛋白的影响。实验结果表明过表达RAD6能够提高CCND1基因启动子区域中组蛋白H2B的单泛素化的水平和H3K4三甲基化的水平，从而促进CCND1的转录。在了解了RAD6与CCND1的相互作用对于细胞周期进程以及细胞增殖的影响后，本研究又通过生物信息学的方法来分析其在临床上的应用价值。Kaplan-Meier生存率分析和基因表达水平的分析均表明，在乳腺癌病人的临床样品中RAD6与CCND1之间存在明确的对应关系，能在一定程度上反映出癌症的发生与发展，为病人的治疗提供了理论基础。
　　综上所述，本研究系统地阐述了在人类细胞中RAD6通过调控CCND1的表达来参与细胞周期进程的调节，进而调控了细胞的增殖。这一分子机制的发现填补了相关基础领域的理论空白。同时，临床样品的分析结果也使得RAD6与CCND1有望成为乳腺癌分子诊断及预后的分子标志物，对临床医学也具有重要的应用价值。