PIWIL2异化激活机制及其在肿瘤发生发展中的作用

PIWIL2 plays a key role in the piRNA (Piwi-interacting RNA) pathway, which is important for cell reprogramming, development and tumorigenesis. We and others have discovered several PIWIL2 isoforms, including PL2L60, PL2L60A and PL2L80A, which are expressed in tumor cells in high levels, suggesting that the isoforms play an important role in the initiation and development of a tumor. Our preliminary study has suggested that the PIWIL2 isoforms are resulted from alienated activation of intragenic promoters of PIWIL2. Therefore, we hypothesize that activation of intragenic promoters of PIWIL2 gene is closely related with the occurrence and development of a tumor. To test this hypothesis, we will (1) clone the intragenic promoters of PIWIL2 gene and identify the related transcription factor; (2) determine the epigenetic mechanisms by which the intragenic promoters are activated; and (3) verify the driving-force roles of intragenic promoters of PIWIL2 gene in tumor initiation and development. Through this project, we will establish the importance and universality of alienated activation of PIWIL2 gene in tumor initiation and development, a novel concept for tumorigensis.

PIWIL2在piRNA 通路中起关键作用，后者在细胞重编程、生殖发育和肿瘤发生发展中都起着不可估量的作用。我们和国际同行发现PIWIL2的异构体PL2L60、PL2L60A和PL2L80A 在肿瘤细胞中高表达，提示在肿瘤发生发展中起重要作用。我们的前期工作表明，PIWIL2异构体是其基因内启动子被激活而致，这种非常态激活往往表现为异化激活。因此，我们认为PIWIL2基因内启动子激活与肿瘤发生发展密切相关。 为验证这一假设，我们将（1）克隆PIWIL2基因内启动子并鉴定相关转录因子；（2）确定这些基因内启动子的表观遗传激活机制；（3）验证PIWIL2基因内启动子激活对肿瘤发生发展的启动作用。通过本研究，我们将确立PIWIL2 基因异化激活在肿瘤发生发展过程中的重要性和普遍性，证实基因内启动子介导的基因异化激活是与肿瘤发生有关的一个新概念。

本项目研究目标是阐明PIWIL2基因内启动子激活机制及其与肿瘤发生发展的关系。这一目标基本完成并有所拓展。 （i）我们克隆、鉴定了PIWIL2基因内专职激活PL2L60的启动子。该启动子位于宿主基因PIWIL2的第10个内含子内。（ii）确定了该因内启动子的表观遗传激活机制。生物信息学和诱变分析表明，该基因内启动子（约50个核苷酸序列）包含两个紧密排列的顺式作用元件，在正链中有肝白血病因子[hepatic leukemia factor (HLF) ]的特异性结合位点，在负链中有信号转导子和转录激活子3 [signal transducer and activator of transcription 3 (STAT 3)]的结合位点。染色质免疫沉淀分析表明，HLF和聚合酶II（Pol II）结合形成复合物激活PL2L60启动子，但是，STAT 3似乎不依赖Pol II。敲除HLF和STAT3可显著降低启动子活性和PL2L60蛋白表达，尽管没有叠加性效应。（iii）验证PIWIL2基因内启动子激活对肿瘤发生发展的启动作用。在小鼠细胞模型中，当宿主基因Piwil2被遗传性破坏时，PL2L60蛋白的表达增强。总之，我们在PIWIL2基因内发现了一个PL260特异的启动子，该启动子可被转录子HLF和/或STAT3激活；这种激活不依赖于宿主基因PIWIL2的完整性，取决于细胞内微环境。本项目揭示了致癌基因在肿瘤发生过程中被激活的一种新的重要机制。