SUMO特异性蛋白酶1调节ZNF521在急性髓细胞白血病中作用与分子机制研究

SENP1 mediated SUMO modification, how to regulate ZNF521 participation incidence of acute myelocytic leukemia（AML）is a important scientific issues. Our previous study with ZNF521 plasmid transfection cells and the endogenous and exogenous ZNF521 IP experiment have shown SUMOlation of ZNF521. The software prediction also found two SUMOlation sites of ZNF521. The bone marrow specimens and cell lines of AML showed consistent high expression and correlation of SENP1 and ZNF521 in cell lines. Literature suggests ZNF521 regulated Ebf1 gene associated with cells differentiation. PPAR gamma and C/EBP alpha are downstream target protein of Ebf1, and are associated with AML. We hypothesis is that SENP1 regulated ZNF521 and interfered in the expression of Ebf1, influenced the expression of PPAR gamma and C/EBP alpha and participated in AML. This project intends to establish AML cell lines of SENP1 knockout cell model, in order to understand how the interaction and mechanism of SENP1, ZNF521 and Ebf1 by the specimens and cell line of AML. It will be confirmation in SENP1 knockout mouse model. The findings have great significance involved in AML of molecular mechanisms for the to clarify SENP1 regulation of ZNF521.

SENP1介导SUMO修饰如何调节ZNF521参与AML发病，是重要的科学问题。我们前期研究用ZNF521质粒转染细胞及针对内源和外源性ZNF521的IP实验均显示ZNF521的SUMO化修饰，软件预测也发现ZNF521存在两个SUMO化位点；人AML骨髓标本及细胞系中SENP1与ZNF521呈一致性高表达，且存在相关性。文献提示ZNF521调控Ebf1参与细胞分化，PPARγ和C/EBPα均为Ebf1下游靶蛋白，且与AML相关。我们提出SENP1调控ZNF521，干预Ebf1，影响PPARγ和C/EBPα表达而参与AML发生的假说。本课题拟建立AML细胞系SENP1敲低模型，在标本及细胞水平研究SENP1调控ZNF521及Ebf1对AML细胞分化与生物学功能的影响及其机制，并利用SENP1敲出小鼠模型进行验证。研究结果对于阐明SENP1调控ZNF521参与AML发病分子机制具有重要意义。

本课题验证了ZNF521能够发生SUMO化修饰，并且发现SENP1能够去掉ZNF521的SUMO化修饰，通过构建稳转细胞系证实了ZNF521的SUMO化修饰能够影响白血病细胞的增殖等。由于SENP1的可能底物众多，为了更深入的理解SENP1调控AML生物学特征的机制，并做到有的放矢，我们采用RNA-seq的方法探索了SENP1可能影响的下游基因。关于SENP1与其他预后分子之间的相关性方面：为了探索SENP1影响预后的可能下游分子，我们获取公共数据库，研究结果显示SENP1与CD56之间存在显著的相关性关系， SENP1与CD11b之间也存在显著的相关性关系。提示我们这两个分子可能是SENP1发挥预后作用的下游靶蛋白。我们在研究中采用meta分析的方法进行了明确。尽管从理论上推测SENP1发挥预后作用的下游分子会有很多，但相关性分析结合两项meta分析的研究为解释SENP1的预后作用提供了初步的依据。研究SENP1对sPRDM16的影响：sPRDM16-K568R在体外似乎使肿瘤获得更快的增殖速度，SUMO化修饰对于sPRDM16的促肿瘤增殖速度具有某种程度的影响，可能为多种机制的合力结果。sPRDM16的SUMO化修饰对于小鼠移植人急性髓细胞白血病模型研究显示SUMO化的sPRDM16使白血病细胞的生长更快，体重降低。sPRDM16-Wild和sPRDM16-K568R在体外PMA诱导分化过程中影响了一系列分化相关基因，如KLF10、LIF、BCL3、HDAC9、CCL5、IL6R、NUMB等。本课题还研究了HOXA9的SUMO1修饰及这种翻译后修饰对其活性的调节及在影响AML生物学特征中的作用，期待能够帮助解释SENP1所调控的生物学现象。研究结果显示：HOXA9能够被SUMO1修饰；SENP1能够去除HOXA9的SUMO1修饰；HOXA9发生SUMO1修饰的位点为第133位赖氨酸；过表达不同形式的HOXA9的AML稳转细胞系发现HOX9的SUMO化修饰影响AML细胞的增殖；HOXA9的SUMO1修饰影响下游基因的表达。