组蛋白乙酰化/去乙酰化转录调控SEMA3E在胃癌细胞生长和转移中的作用机制研究

Epigenetic changes contribute quite a lot to the genesis and progression of various kinds of cancer. Reports about axon guidance molecule SEMA3E revealed that SEMA3E can promote tumor metastasis and suppress tumor apoptosis, however, the role of SEMA3E in gastric cancer genesis, development and metastasis has not been reported yet. Our work manifested that: SEMA3E downregulates in gastric cancer in both mRNA level and protein level; SEMA3E inhibits gastric cancer cell lines growth by promoting G0/G1 cell cycle arrest and apoptosis; In vitro, SEMA3E can inhibit gastric cancer cell migration and invasion; and istone deacetylase (HDAC) and histone acetylase P300 may involve in SEMA3E epigenetic regulation in gastric cancer. According to our previous work we put forward the following hypothesis: In gastric cancer downregulation of P300 and upregulation of HDACs lead to homeotic imbalance of histone acetylation and deacetylation on SEMA3E promoter, then chromatin remodeling leading to unavailability of SEMA3E promoter to relative transcriptional factors resulting in downregulation of SEMA3E transcription and expression. Without SEMA3E, growth and metastasis of gastric cancer speed up. To demonstrate this hypothesis, we plan to take use of chromatin immunoprecipitation, luciferase report system etc. researching into epigenetic regulation mechanism of SEMA3E in gastric cancer cell lines. Combine with mouse model to prove inhibitory effect of SEMA3E on gastric cancer growth and metastasis in vivo, and SEMA3E acts as indispensable effector molecule of P300. Our work will provide useful research basis for gastric cancer genesis and development mechanism as well as new thought for gastric cancer therapy.

表观遗传学改变是肿瘤发生发展的重要原因之一。研究表明轴突导向因子SEMAE在多种肿瘤中表达上调并促进肿瘤转移，但胃癌中SEMA3E的研究尚属空白。前期工作发现，与其他肿瘤不同，SEMA3E在胃癌中表达水平普遍下降，而体外过表达SEMA3E能抑制胃癌细胞生长、迁移和侵袭；组蛋白乙酰化酶P300和组蛋白去乙酰化酶HDAC参与了SEMA3E的表观遗传学调控。基于上述结果提出假说：胃癌中P300下调和HDAC上调造成SEMA3E启动子区组蛋白乙酰化/去乙酰化失衡而使其转录水平下降，进而影响下游信号导致胃癌细胞增殖、转移。为验证此假说，课题组将应用ChIP、荧光素酶报告系统等技术研究胃癌细胞中SEMA3E表观遗传学调控机制，并结合动物模型研究在体内环境下SEMA3E对胃癌的抑制作用和实验性治疗效果以及体内SEMA3E是P300下游效应分子，为阐明胃癌的发生机制奠定理论基础，并对临床治疗提供新的思路。

目的：神经导向蛋白Semaphorin 3E（Sema3E）在多种肿瘤中表达上调并能够促进肿瘤细胞转移，抑制肿瘤细胞凋亡，但对其在胃癌发生过程中的研究尚属空白，且Sema3E在肿瘤中异常表达的机制目前还未被阐明。本研究主要探讨Sema3E在胃癌生长、转移和侵袭中的作用及其机制，并分析表观遗传学改变对Sema3E转录调控的影响。.方法：1、采用聚合酶链式反应和免疫组织化学等技术方法分析胃癌组织中Sema3E mRNA和蛋白表达水平与正常组织相比的变化情况。2、使用DAC，TSA，MGCD0103，MC1568，C646等特异性化学抑制剂，过表达和基因敲减组蛋白乙酰化酶p300，荧光素酶报告系统等方法研究表观遗传学变化在SEMA3E 转录调控中的作用机制。3、构建SEMA3E真核表达载体，研究过表达Sema3E对胃癌细胞增殖能力，克隆形成能力，裸鼠皮下成瘤能力，迁移能力以及体外重组基底膜侵袭能力的影响，并对其分子机制进行分析。.结果：1、聚合酶链式反应和免疫组织化学等实验结果显示Sema3E的mRNA水平和蛋白水平在胃癌样本中表达明显下调。2、I类组蛋白去乙酰化酶（HDAC）和组蛋白乙酰化酶p300参与SEMA3E在胃癌细胞中的转录调控。3、过表达Sema3E能够有效抑制BGC-823、MGC-803、MKN-45等胃癌细胞株在体外的细胞增殖能力和克隆形成能力；抑制MGC-803体外迁移能力和重组基底膜侵袭能力；并在体内抑制裸鼠皮下移植瘤的生长。Sema3E通过细胞周期G0/G1期阻滞，促进肿瘤细胞凋亡和降低细胞信号通路中ERK、AKT等酶的磷酸化水平，发挥了对胃癌细胞增殖的抑制作用；通过抑制twist表达进而促进E-Cadherin表达上调，抑制ERK和AKT磷酸化进而抑制胃癌细胞的迁移和重组基底膜侵袭。.结论：本研究表明，胃癌中Sema3E表达下调与表观遗传学调控的失衡密切相关，胃癌中组蛋白去乙酰化酶和组蛋白乙酰化酶表达异常导致Sema3E的表达下调；Sema3E对胃癌发生发展具有重要作用。综上所述，在胃癌中低表达的Sema3E可以作为诊断胃癌的候选标志物；同时，其抑癌基因的特点和功能，将为阐明表观遗传学异常与胃癌发生发展机制的关系奠定重要的理论基础，并为临床治疗提供新的思路。