p53信號通路調(diào)節(jié)砷化物誘導(dǎo)的IKKα自噬降解反應(yīng)和IKKβ轉(zhuǎn)錄抑制的信號傳遞機制研究.pdf

1、研究背景及內(nèi)容:砷是一種廣泛存在于自然界的重金屬類毒性元素，對人類健康具有極大危害。通常，高劑量砷化物暴露主要引發(fā)以“細(xì)胞凋亡”等為主要特征的急性毒性損傷效應(yīng);而低劑量砷化物長期暴露主要引發(fā)以“細(xì)胞癌變”等為主要特征的慢性毒性損傷效應(yīng)。因此，砷化物的健康危害效應(yīng)機制研究具有重要的基礎(chǔ)理論意義和醫(yī)學(xué)應(yīng)用價值。
　　本課題組長期開展砷化物誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡反應(yīng)的急性毒性損傷效應(yīng)機制研究工作，在以往研究中獲得了大量具有價值的研究發(fā)現(xiàn)，為砷化物

2、的健康危害評估和損傷防控策略研究提供了重要的理論依據(jù)和干預(yù)靶標(biāo)。在近期工作中又發(fā)現(xiàn)了砷化物誘導(dǎo)促細(xì)胞凋亡反應(yīng)中伴隨有IKK激酶的兩個催化亞基——IKKα和IKKβ的表達(dá)水平下調(diào)現(xiàn)象，并且這一現(xiàn)象的發(fā)生是砷化物誘導(dǎo)細(xì)胞走向凋亡的重要前提。在對以上現(xiàn)象的分子機制進行深入研究過程中，先后發(fā)現(xiàn)了砷化物刺激可通過激活p53并進一步促發(fā)細(xì)胞自噬反應(yīng)從而誘導(dǎo)IKKα進入自噬途徑降解，同時p53也可通過誘導(dǎo)靶基因ETS-1表達(dá)而協(xié)同介導(dǎo)對IKKβ的轉(zhuǎn)錄

3、抑制作用。本課題以上述研究結(jié)果為基礎(chǔ)，在砷化物處理的HepG2細(xì)胞中，探討了p53信號通路調(diào)節(jié)砷化物誘導(dǎo)的IKKα自噬降解反應(yīng)和IKKβ轉(zhuǎn)錄抑制的信號傳遞機制。
　　結(jié)果:
　　第一部分首先篩選了能夠介導(dǎo)砷化物促發(fā)IKKα自噬降解反應(yīng)的p53下游靶基因。結(jié)果發(fā)現(xiàn):砷化物刺激HepG2細(xì)胞后能夠誘導(dǎo)自噬相關(guān)p53靶基因DRAM1、ISG20L1、DAPK1、TIGAR、SESTRIN2表達(dá)，其中DRAM1能夠介導(dǎo)砷化物誘導(dǎo)的I

4、KKα自噬降解反應(yīng);而TIGAR和SESTRIN2與上述反應(yīng)狀態(tài)完全無關(guān)。ISG20L1和DAPK1能夠介導(dǎo)砷化物刺激誘導(dǎo)的細(xì)胞自噬反應(yīng)，但這種自噬反應(yīng)并不能夠介導(dǎo)IKKα降解;而且ISG20L1在砷化物刺激作用下的誘導(dǎo)表達(dá)反應(yīng)也不受控于p53。以上實驗結(jié)果說明:DRAM1是能夠介導(dǎo)砷化物促發(fā)IKKα自噬降解反應(yīng)的p53下游靶基因。
　　第二部分進一步分析了砷化物刺激反應(yīng)中負(fù)責(zé)催化p53/DRAM1信號傳遞途徑誘導(dǎo)活化的上游蛋白激

5、酶。結(jié)果發(fā)現(xiàn):ATR、CHK1、LKB1、AMPKα、PERK均能夠調(diào)節(jié)砷化物刺激作用下p53的轉(zhuǎn)錄激活活性，然而只有CHK1、LKB1是介導(dǎo)DRAM1誘導(dǎo)表達(dá)并進一步促發(fā)IKKα自噬降解反應(yīng)的p53上游蛋白激酶。
　　第三部分初步分析了砷化物促發(fā)IKKα自噬降解反應(yīng)的分子機制。由于IKKα和IKKβ高度同源，但只有IKKα能夠進入自噬途徑實現(xiàn)降解;因此推測:這種自噬反應(yīng)的選擇特異性一方面可能與IKKα本身的分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，另一

6、方面也可能存在有協(xié)同因子參與協(xié)助IKKα的降解反應(yīng)。實驗結(jié)果顯示:砷化物刺激作用下IKKα能夠通過其激酶結(jié)構(gòu)域與LC3發(fā)生誘導(dǎo)性結(jié)合反應(yīng)從而進入自噬降解途徑，而CHK1、LKB1在此過程中可能發(fā)揮協(xié)同作用。
　　盡管在第一部分工作中排除了ISG20L1和DAPK1在介導(dǎo)砷化物促發(fā)IKKα自噬降解反應(yīng)中的作用，但卻意外地發(fā)現(xiàn)了這兩個信號蛋白能夠介導(dǎo)IKKβ的轉(zhuǎn)錄抑制反應(yīng)。因此在最后一部分工作中分析了ISG20L1和DAPK1調(diào)節(jié)砷化

7、物刺激誘導(dǎo)IKKβ轉(zhuǎn)錄抑制的分子機制。結(jié)果發(fā)現(xiàn):DAPK1能夠協(xié)同ISG20L1作為活化p53-ETS-1-IKKβ轉(zhuǎn)錄抑制信號傳遞途徑的上游蛋白，并進而通過調(diào)控MDM2依賴的GADD45α誘導(dǎo)表達(dá)反應(yīng)而介導(dǎo)砷化物誘導(dǎo)的促細(xì)胞凋亡效應(yīng)。
　　結(jié)論:綜上所述，本論文研究結(jié)果初步揭示了砷化物刺激誘發(fā)IKKα選擇性自噬降解反應(yīng)的分子機制;同時也進一步完善了砷化物刺激誘導(dǎo)IKKβ轉(zhuǎn)錄抑制的信號傳遞機制。以上實驗結(jié)果不僅為IKK激酶在細(xì)胞應(yīng)