TRIM36基因高甲基化在多环芳烃诱导肺癌发生过程中的作用及机制研究

It is proved that long term exposure of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) can increase the incidence of lung cancer, and understanding its carcinogenic mechanism is vital for lung cancer preventation. Our previous data showed that the gene promoter of tripartite motif containing family 36 (TRIM36) is hypermethylated during PAHs induced human bronchial epithelial cell transformation and its gene expression is also repressed. Further study suggested that the expression of TRIM36 is down-regulated in human lung cancer and correlated to prognosis of lung cancer patients. Over-expression of TRIM36 could delay the growth of lung cancer cell lines. Our previous data suggests that hypermethylation of TRIM36 plays important roles in PAHs carcinogenesis. In this study, we plan to explore the correlation of TRIM36 gene hypermethylation and expression with PAHs exposure and lung cancer by studying the PAHs exposed population and examining the lung cancer tissues. In addition, we will construct TRIM36 overexpression and knock down cell lines to study the function of TRIM36 in carcinogenic effects induced by PAHs, such as DNA damage repair, cell transformation and etc. Finally, we intend to reveal the mechanism of TRIM36 function by identifying its substrates, using protein immunoprecipitation, combined with LC-MC and ubiquitination/sumoylation assay. This study will shed light on the epigenetic mechanisms of PAHs carcinogenesis and will provide theoretical basis for searching novel biomarkers and new targets for the early detection and therapy of PAHs induced lung cancer.

研究表明多环芳烃（PAHs）暴露可增加肺癌发病率，明确其致癌机制对肺癌防控至关重要。我们前期研究发现TRIM36基因启动子在PAHs诱导细胞恶性转化过程中发生高甲基化并下调基因表达。另外，TRIM36在肺癌中低表达并与肺癌预后相关，且其高表达肺癌细胞株生长变慢，提示TRIM36基因高甲基化在PAHs致癌过程有重要作用。本研究拟利用PAHs暴露人群和肺癌组织分析TRIM36基因甲基化和表达与PAHs暴露和肺癌的关系；构建TRIM36高表达/干扰细胞株研究TRIM36对PAHs诱导的DNA损伤修复，细胞恶性转化等生物学功能的影响；通过蛋白免疫沉淀、液相色谱-质谱分析和泛素化/SUMO化实验，鉴定TRIM36的作用底物并进行相关功能分析。本研究可进一步完善PAHs致癌的表观遗传调控机制，为发掘新的PAHs致癌早期监测生物标志和治疗靶点提供依据。

多环芳烃（PAHs）暴露可以增加肺癌的发病率，因此明确其致癌机制对肺癌防控至关重要。本项目在前期工作的基础上，筛选到了TRIM36高甲基化与PAHs暴露密切相关，并且进一步研究了TRIM36在PAHs诱导肺癌中的作用和机制，发现TRIM36具有促进肺癌发生发展的作用，并且这种作用可能是通过泛素化降解其底物蛋白TP53介导的。本项目发现了新的PAHs致癌的表观遗传调控机制，鉴定了TRIM36在肺癌中的功能和作用机制，为其作为PAHs致癌早期监测生物标志和治疗靶点提供了依据。本项目已经发表3篇SCI论文，另外还有2篇SCI论文目前正在撰写或投稿过程中。主要成果包括：1. 我们利用苯并（a）芘（BaP）诱导的细胞转化模型，筛选到TRIM36和FLT1基因启动子高甲基化与BaP诱导的细胞转化密切相关，并通过人群研究证实TRIM36和FLT1基因启动子在PAHs暴露人群血细胞和肺癌组织中均发生高甲基化而引发TRIM36和FLT1基因mRNA水平的表达下调。细胞实验和人群研究结果说明TRIM36和FLT1基因甲基化在PAHs诱导肺癌发生发展过程中起重要作用。2. 我们构建了一株人支气管永生化细胞株用于检测TRIM36的DNA甲基化在细胞永生化过程中的变化。我们发现了人支气管上皮细胞永生化过程中的基因组呈低甲基化变化，并且筛选到PGCP基因可能在细胞永生化过程中出现高甲基化而失活，可能是肺癌发生早期的生物标志，而TRIM36未发现DNA甲基化改变；3. TRIM36的功能研究发现TRIM36可以抑制肺癌细胞的凋亡，促进肺癌细胞在裸鼠皮下的成瘤。肺癌患者肿瘤样本的检测也发现TRIM36蛋白水平在肺癌组织中出现高表达，提示TRIM36可能在肺癌发生发展中起癌基因作用。4. TRIM36是一种泛素化连接酶，其主要作用可能通过泛素化降解底物蛋白而实现。通过生物信息学查询，我们发现抑癌基因TP53可能是其作用靶点。免疫印迹实验显示TRIM36的蛋白表达与TP53负相关，并且免疫共沉淀结果发现TRIM36可以结合TP53蛋白，提示TP53可能是TRIM36的底物，而TRIM36通过抑制TP53达到促进肿瘤发生发展的过程。