細胞色素P4502C19特異性表達的表觀遺傳學調控機理

《細胞色素P4502C19特異性表達的表觀遺傳學調控機理》是依託浙江大學，由陳樞青擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：細胞色素P4502C19特異性表達的表觀遺傳學調控機理
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：陳樞青
• 項目類別：面上項目

項目摘要

表觀遺傳調控是一種不涉及DNA序列變化的可遺傳的基因表達方式的改變，DNA甲基化修飾是最常見的表觀遺傳現象之一，已證實多種基因通過DNA甲基化實現組織特異性表達或參與腫瘤發生。CYP2C19是人體內重要的藥物代謝酶之一，研究證實CYP2C19隻在肝臟與肝癌組織中表達，並且其表達量的提高與肝癌的發生有一定的關係，但目前對CYP2C19的表達調控研究尚不能對上述現象做出解釋。CYP450家族是受表觀遺傳機制調控的一大類基因，結合近年來CYP450家族的表觀研究現狀，我們推測DNA甲基化在CYP2C19的表達調控中發揮著重要的作用。本研究將進行體外細胞培養，並採集新鮮的癌組織和癌旁組織標本進行分析，通過5-aza-dC處理細胞、qRT-PCR、BSP等實驗手段比較CYP2C19的mRNA與DNA甲基化水平之間的關係，並確定關鍵的甲基化位點或區域，以闡明DNA甲基化對CYP2C19的表達調控作用。

結題摘要

CYP2C19是CYP450超家族的重要成員，其組織特異性表達模式明顯，主要在肝臟表達，在十二指腸也有少量表達。此外，肝細胞性肝癌（HCC）腫瘤組織中CYP2C19基因的表達水平相對於癌旁組織顯著降低，說明CYP2C19表達異常與HCC發生也有一定關聯。表觀遺傳學包括DNA甲基化和組蛋白修飾等機制，廣泛參與基因的表達調控，參與細胞分化、腫瘤形成等生命進程。 在本研究中，我們首先分析不同組織的WGBS和ChIP-seq數據，發現CYP2C19轉錄起始位點附近CpG位點的甲基化水平在肝臟組織中要明顯低於其他組織；、此外，肝臟CYP2C19啟動子的H3K9ac和H3K27ac水平顯著高於其他組織。這些差異修飾位點可能與CYP2C19組織特異性表達有關。 為了考察DNA甲基化和組蛋白乙醯化對CYP2C19的調控作用，我們分別用組蛋白去乙醯化酶抑制劑TSA和DNA甲基化酶抑制劑5-aza-dC處理原代肝臟細胞，CYP2C19都能被誘導上調。此外，5-aza-dC作用下轉錄因子CAR也被上調。考察給藥組和對照組細胞的DNA甲基化修飾發現，給藥組細胞基因組中CYP2C19啟動子和CAR啟動子區域DNA甲基化水平降低，證實在正常肝臟中，組蛋白乙醯化和DNA甲基化是CYP2C19轉錄的可能調控機制，CAR與DNA甲基化調控CYP2C19表達過程可能有關。 在此基礎上，我們接著研究HCC中CYP2C19表達抑制機制。qRT-PCR檢測發現，腫瘤組織中CYP2C19和CAR的表達水平相對於癌旁組織顯著降低。BSP發現，CYP2C19啟動子甲基化水平在腫瘤和癌旁組織中不存在差異，但CAR轉錄起始位點（TSS）附近e-box的 CpG位點甲基化水平存在顯著差異，這一位點的甲基化水平與CYP2C19和CAR的表達水平呈反相關。報告基因實驗證實該位點甲基化水平升高可抑制CAR的表達，從而間接抑制下游CYP2C19的表達。接著，我們又考察了組蛋白乙醯化是否也是HCC中CYP2C19表達水平下降的因素。ChIP結果顯示，在腫瘤組織中，CYP2C19的H3K9ac有所下調，但H3K27ac水平無明顯差異。 綜上，本文初步揭示了DNA甲基化和組蛋白乙醯化修飾是CYP2C19組織特異性表達的可能機制。CYP2C19在HCC中的異常表達也受到這些表觀遺傳機制的調控，然而具體通路可能有所區別，有待進一步研究。