Elf3及其天然反义转录本在大肠癌发生中的作用及其机制

Both genetic and epigenetic abnormalities contribute to the colorectal tumorigenesis.Ets transcription factors play important roles in tumorigenesis .Elf3 is an epithelial -specific Ets transcription factor ,and its role in colorectal cancer(CRC) is not yet clear. Our previousstudy have shown that Elf3 functions as an oncogene in CRC by activating β-catenin, but the detailed mechanism has not been elucidated.There has been increasing attention to the significance and roles of natural antisense transcript (NAT) in terms of epigenetic regulation.Our preliminary study have shown that the NAT of Elf3 (Elf3-NAT) could repress the expression of Elf3, but the detailed mechanism remained unclear. This study is going to further clarify the following questions based our preliminary studies: (1)Does Elf3 bind to the promoter of β-catenin , activate its transcription directly, and influence the distribution of β-catenin? (2)Does Elf3-NAT repress the expression of Elf3 in a dsRNA-strand mechanism and in a Dicer/Drosha dependent manner? (3)Does Elf3-NAT function as a tumor suppressor gene in CRC? This is the first study to investigate the role of NAT in colorectal carcinogenesis, and is opt to provide an important complement for the molecular mechanism of CRC.

大肠癌的发生涉及遗传与表观遗传的异常。Ets转录因子家族在肿瘤的发生发展中发挥重要作用，Elf3是一个上皮特异性Ets转录因子，其在大肠癌中的作用尚不明确。我们研究表明，Elf3在大肠癌中发挥癌基因功能，且其功能与激活β-catenin表达有关，但机制尚不明确。天然反义转录本（NAT）作为一种重要的表观遗传调控方式越来越受到重视。前期研究发现，Elf3天然反义转录本（Elf3-NAT）可以抑制Elf3的表达，但具体机制仍不明确。本课题将在前期研究基础上，进一步明确以下问题：（1）Elf3能否结合到β-catenin的启动子并直接激活其转录及对其胞浆胞核分布的影响。（2）Elf3-NAT是否通过双链依赖机制抑制Elf3表达，是否依赖Dicer/Drosha酶？（3）Elf3-NAT在大肠癌中是否发挥抑癌基因功能？本课题首次探讨NAT在大肠癌发生中的作用，将为大肠癌发生的分子机制提供重要补充。

大肠癌是位列女性常见癌症第二位，男性常见癌症第三位，每年全球有超过120万例新发癌症患者和600,000例因大肠癌死亡的患者。Wnt/β-catenin信号通路的调节异常在大肠癌的发生发展中起着重要的作用，散发性结肠癌中90%存在β-catenin异常表达。泛素介导的降解是β-catenin蛋白途径的主要降解方式，而β-catenin转录水平的调节机制尚无明确报道。.本项目具体研究主要分为以下几个部分：首先检测了Elf3在结直肠癌组织中的异常表达，并进一步通过Gene Set Enrichment Analysis发现Wnt/β-catenin信号通路表达的表达和活性显著关联。通过体外细胞学Western Blot结果表明，ELF3经siRNA转染，显著降低β - catenin的表达，而ELF3过表达显著增加HCT116和SW1116细胞中β - catenin蛋白水平。通过染色质免疫沉淀和凝胶电泳迁移率实验及免疫荧光检测Elf3对β-catenin胞浆胞核分布的影响，结果表明Elf3可以影响beta-catenin的胞内外分布；而ELF3经 siRNA转染，显著降低HCT116和SW1116细胞质和核β - catenin的表达水平，而ELF3表达显著增加细胞质和细胞核β - catenin的表达水平，而ELF3对B-catenin的启动子的转录活性在ELF3结合位点发生突变后完全消失；提示Elf3结合并激活β-catenin基因启动子。进一步通过luciferase assay荧光素酶报告基因检测试验，TOP/FOP flash验证Elf3过表达显著增加HCT116和SW116细胞株胞核和胞质中β -catenin转录活性，实时荧光定量Real time PCR显示Elf3可以促进wnt通路下游靶基因c-myc, VEGF，CCND1，MMP-7和c-Jun上调；抑制Elf3在大肠癌细胞中表达则下调β-catenin信号，减少细胞增殖，迁移和生存，即Elf3可激活β -catenin转录，促进经典wnt通路的活性。最后，体内裸鼠试验则进一步表明，靶向抑制Elf3抑制肿瘤体内的表达。.本研究首次通过体内体外试验表明Elf3，作为E26家族中的转录因子之一，驱动β-catenin的转录激活，与大肠癌的预后负相关，揭示了其潜在的治疗意义。