干扰素调节因子1（IRF1）转录激活IFI6调控线粒体稳态在放射性皮肤损伤进展中的作用及机制研究

The mechanism underlying radiation-induced skin injury has not been fully elucidated and effective countermeasures for prevention and treatment of this disease are limited. Interferon regulatory factor 1 (IRF1) is a multi-functional transcriptional factor, however, its role and mechanism in the progression of radiation-induced skin injury is not clear. In our preliminary study, we found that ionizing radiation significantly increased IRF1 expression, nuclear translocation and its transcriptional activity in skin cells, which was associated with stimulator of interferon genes (STING) through radiation-induced cytoplasmic DNA activation. Moreover, overexpression of IRF1 induced the expression of mitochondrial protective protein IFI6 and reduced radiation-induced ROS. Based on the above findings, we propose that IRF1 that activated radiation-induced cytoplasmic DNA by could attenuates radiation-induced skin injury by activating mitochondrial protective IFI6. This project will use multiple molecular biology methods and IRF1 knock-out mice to further illustrate the following issues: 1) Molecular mechanisms of the IRF1 activation by radiation-induced cytoplasmic DNA through STING ; 2) The effect of mitochondrial function regulated by IRF1-activated IFI6 in the progression of radiation-induced skin injury. This project is expected to reveal the role of mitochondrial homeostasis regulated by IRF1/IFI6 in the progression of radiation-induced skin injury, which can provide a new strategy for the prevention and treatment of this disease.

放射性皮肤损伤机理尚不明确，也缺乏有效的防治手段。干扰素调节因子1（IRF1）是一种多功能转录调节因子，但其在放射性皮肤损伤进展中的作用尚不清楚。本项目组前期研究发现电离辐射可显著增加皮肤细胞中IRF1的表达、核转位及转录活性，其机制与辐射引起的细胞质DNA所激活的干扰素基因刺激分子（STING）有关。此外，IRF1可上调线粒体保护蛋白IFI6后影响受照细胞的自由基水平。据此，我们推测：辐射引起的细胞质DNA激活IRF1后转录调控IFI6保护线粒体，减轻放射性皮肤损伤。本项目拟通过多种分子生物学手段及IRF1基因敲除小鼠进一步揭示：1) 受照射皮肤细胞中细胞核外DNA通过STING激活IRF1的分子机制；2) IRF1调控IFI6影响线粒体功能对放射性皮肤损伤进展的影响。本项目有望揭示IRF1/IFI6影响线粒体稳态调控放射性皮肤损伤进展的新机制，也为这一疾病的防治提供新的思路与手段。

电离辐射已成为肿瘤治疗重要手段，但是电离辐射杀灭肿瘤细胞的同时，也不可避免地伤害到正常的组织和细胞，皮肤覆盖于全身表面，是对电离辐射中度敏感组织，作为保护机体的第一道屏障，相当一部分肿瘤放疗患者会出现不同程度的皮肤损伤。因此，更好理解皮肤损伤产生的机理并寻找有效的放射性皮肤损伤防治手段是亟待解决的重要问题。.课题组前期已经发现干扰素调节因子1（IRF1）是放射性皮肤损伤后差异表达的蛋白质及lncRNA的启动子区域最显著富集的转录因子，并能激活干扰素诱导蛋白 6 (IFI6)的表达，所以本课题以IRF1为切入点，探索IRF1/IFI6对辐射皮肤损伤的影响与机制。.项目实验结果表明：(1) 电离辐射可以引起皮肤细胞IRF1表达增加，过表达IRF1可以增加皮肤细胞的放射敏感性，敲除IRF1基因的小鼠放射性皮肤损伤模型皮肤损伤程度较轻；(2) 基因芯片技术检测IRF1的缺失改变了包括肌醇1,4,5-三磷酸受体家族部分基因和细胞凋亡相关Caspase家族部分基因等许多基因的表达。(3) IFI6在受照射皮肤细胞内显著高表达，过表达IFI6可以降低皮肤细胞的辐射敏感性，对放射性皮肤损伤具有潜在的保护作用；(4) 经蛋白质免疫共沉淀结合质谱的方法，我们筛选出了IFI6的互作蛋白SSBP1，并通过SSBP1发现了IFI6对HSF1的转录活化作用 (5) IFI6过表达联合辐射对皮肤细胞表达谱的影响中包括CEBPZ、HSF2及HSPB8等多个与细胞应激调控相关的基因。.通过本项目研究，我们发现了IRF1和IFI6对皮肤细胞放射敏感性的不同影响，IRF1缺失能够有效减轻放射性皮肤损伤，潜在机制可能是IRF1缺失降低了细胞凋亡相关基因的表达。而IFI6的过表达增加对放射性皮肤损伤具有潜在的保护作用，这可能是IFI6通过调控HSF1介导的HSR产生的。综上，IRF1/IFI6对皮肤细胞的放射敏感性存在多重调控机制，课题结果有望为放射性皮肤损伤的防治提供新的思路与手段。项目支持下，课题组已发表论文2篇，SCI收录2篇，待发表论文2篇，已毕业硕士研究生2人。