Fox转录因子对多能性相关基因的表达调控

干细胞多能性维持与肿瘤发生在机理层面具有类似性，阐明干细胞自我更新与分化过程涉及的表观遗传调控，利于为肿瘤发生和肿瘤干细胞研究提供新思路。分化中多能性相关基因Nanog的表观遗传变化包括DNA甲基化、组蛋白修饰等。转录因子Foxm1和Foxa1的表达在干细胞自我更新状态和分化状态呈现交替变化，干细胞中Foxm1高表达并维持多能性；分化时Foxa1表达迅速增高并激活分化。Foxm1刺激Nanog表达而Foxa1抑制Nanog表达，二者在Nanog启动子上存在多个重叠的结合位点。本项目将研究Foxm1和Foxa1在Nanog启动子区域交替结合并如何分别实现激活或抑制Nanog表达，考察分化细胞中Foxm1能否重启Nanog表达并恢复相关组蛋白修饰状态、Foxa1能否招募转录抑制子Grg3实现对Nanog基因区域组蛋白的去乙酰化，揭示Foxm1、Foxa1参与干细胞表观遗传调控的机制。

项目执行期内，通过研究转录因子Foxm1和Foxa1对Nanog基因表达的调控机制，确立Foxm1维持干细胞多能性、Foxa1刺激干细胞分化的关键地位，探讨干细胞分化过程中Nanog表达的抑制机理及其启动子区域组蛋白修饰发生变化新机制。研究证实在多能性干细胞中，Foxa1上调能够抑制多能性基因Nanog的表达，该抑制过程涉及Foxa1与抑制子Grg3互作、Foxa1结合到Nanog基因的启动子上并招募Grg3、改变Foxa1所结合的Nanog启动子区域的组蛋白修饰状态，最终导致Nanog基因的关闭，促使干细胞分化的实现。开展胚胎干细胞中Foxm1介导LIF信号通路参与干性维持的研究：运用小鼠胚胎干细胞模型，证实抑制Foxm1的表达导致干性丧失；发现Foxm1的表达依赖胞外LIF信号，证实LIF信号通路下游响应转录因子STAT3可直接调控Foxm1的转录表达；在去除胚胎干细胞培养所需的LIF和饲养层条件下，高表达Foxm1能维持干细胞的干性；运用分化细胞重编程为诱导多能干细胞的细胞模型，发现抑制Foxm1的表达导致无法获得诱导多能干细胞，证实Foxm1是诱导多能干细胞重编程过程中的必须因子。开展人源多能干细胞中miR134对FOXM1的调控研究：运用人源多能干细胞，证实分化过程中miR134表达上调，并与FOXM1的3’端非翻译区结合，抑制FOXM1的蛋白翻译过程；发现FOXM1直接刺激OCT4的转录，证实FOXM1是人源多能干细胞干性维持的关键因子。同时，在本课题经费支持下，开展了抑制FOXM1实现对乳腺癌细胞上皮间质转化的调控机理研究：发现FOXM1通过刺激转录因子Slug的表达，促进乳腺癌细胞的上皮间质转化，导致肿瘤发生转移，并运用裸鼠移植瘤模型，证实了FOXM1对肿瘤转移的促进作用。开展了抑制FOXM1实现对多种实体瘤（肝癌、乳腺癌、鼻咽癌）的基因治疗研究：证实以FOXM1为靶基因，通过腺病毒介导特异性干扰FOXM1的表达，是肿瘤基因治疗的有效手段。开展了FOXA2抑制乳腺癌细胞上皮间质转化的调控机理研究：发现FOXA2通过刺激上皮标志蛋白E-cadherin的表达、招募转录抑制子TLE3实现抑制间质转录因子ZEB2的表达，从而抑制乳腺癌细胞的上皮间质转化，并运用裸鼠移植瘤模型，证实了FOXA2对肿瘤转移的抑制作用。项目执行期内，共发表SCI论文8篇。