DNA甲基化及组蛋白修饰在苯代谢物抑制红系分化中的作用

红系造血抑制是苯血液毒性主要表现之一，尽管目前对苯血液毒性机制已有深入研究，苯红系血液毒性机制却很少有研究。DNA甲基化和组蛋白修饰等表观遗传学调节是基因表达调节的重要机制，在生长、分化与发育、衰老、肿瘤发生等许多方面发挥重要作用，其中也在红系分化方面发挥关键作用。苯在体内是通过其代谢产物发挥毒性作用的，课题将观察苯代谢物（氢醌和1,2,4-苯三醇）作用下红系祖细胞红系分化特异性相关基因(包括珠蛋白基因、血红素合成相关的转铁蛋白受体基因、δ-氨基-γ-酮戊酸合酶2基因和胆色素原脱氨酶基因)的转录调控区CpG甲基化状态和组蛋白修饰（乙酰化和甲基化）情况，以及与苯代谢物红系分化抑制作用的关系，探讨DNA甲基化和组蛋白修饰在苯的红系血液毒性方面的作用，从表观遗传学角度认识苯的红系血液毒性的分子机制，为全面认识苯血液毒性机制提供依据。

苯是常见的职业危害因素和环境污染物，具有血液毒性，一般认为其在体内的代谢物是其血液毒性的主要原因，但这些代谢物如何影响红系造血过程还不是很清楚。课题首先研究了苯的4种酚类代谢物苯酚、儿茶酚、氢醌和1,2,4-苯三醇对具有红系祖细胞特性的K562细胞细胞毒性，结果发现它们均诱导K562细胞caspase-8依赖性的细胞凋亡。接着研究了这些代谢物对K562细胞红系分化的影响，发现苯酚、氢醌和1,2,4-苯三醇可抑制氯化高铁血红素诱导的K562细胞红系纷化，而儿茶酚促进红系分化。为了了解DNA甲基化在苯代谢物影响红系分化中的作用，分析了苯代谢物处理K562细胞红系相关基因的甲基化水平，结果发现苯酚、氢醌和1,2,4-苯三醇处理细胞的红系相关基因某些CpG位点的甲基化水平显著提高，而儿茶酚处理细胞的红系相关基因某些CpG位点的甲基化水平显著下降。此外，还研究了1,2,4-苯三醇抑制红系分化与组蛋白修饰之间的关系，结果发现组蛋白去乙酰化抑制剂曲古抑菌素A可以有效消除1,2,4-苯三醇抑制K562细胞红系分化，1,2,4-苯三醇处理改变了K562细胞红系相关基因的组蛋白乙酰化水平、转录因子和RNA聚合酶II结合水平。活性氧在氢醌抑制红系分化中的作用也进行了研究，发现抗氧化剂N-乙酰-L-半胱氨酸可有效减少氢醌抑制K562细胞红系分化。儿茶酚是儿茶酚-O-甲基转移酶（COMT）的底物，培养的K562细胞中加入儿茶酚可增加培养基中其甲基化产物愈创木酚的水平，用shRNA敲降K562细胞COMT表达可有效减少加入儿茶酚后愈创木酚的产生，同时增加了细胞对儿茶酚的细胞毒性敏感性，消除了儿茶酚促进红系分化的作用。这些结果表明，DNA甲基化、组蛋白修饰和活性氧产生在苯酚、氢醌和1,2,4-苯三醇抑制红系分化中发挥重要作用，而COMT催化儿茶酚甲基化以及DNA甲基化在儿茶酚促进红系分化中扮演重要角色。