转录因子TWIST1参与骨髓增生异常综合征（MDS）中DNA甲基化作用机制的研究

Myelodysplastic syndromes (MDS) are clonal disorders of hematopoietic stem/precursor cells characterized by ineffective hematopoiesis, generally presenting with single or multilineage cytopenia in peripheral blood. Demethylation therapy is commonly used for patients with Myelodysplastic Syndrome (MDS), although it is unclear the mechanism of DNA methylation and how the demethylation medicine effectively worked in MDS clonal cells. Our previous data have shown that CD34+ marrow cells in advanced MDS express high levels of TWIST1, a basic helix-loop-helix transcription factor that opposes p53 function. The preliminary data suggested that inhibition of TWIST1 is associated with DNA de-methylation in MDS cells. We hypothesize that TWIST1 plays a key role in modifying the epigenome in MDS cells. Thus, we proposed the investigation of correlation between TWIST1 and DNA Methyltransferase (Dnmt), and the role of TWIST1/Dnmt complex in p53 pathway to regulate cell proliferation and cell apoptosis in MDS cells. This proposal can explain the mechanism of highly expressed TWIST1 correlates with DNA methylation, and explain the molecular mechanism of disease responses in demethylated treated patients, and make a contribution to enhance the efficacy of clinical therapy.

骨髓增生异常综合征（MDS）是由于全能干细胞水平上的恶性变化导致的分化障碍的血液病。去甲基化药物治疗MDS病人可以提高存活率，但DNA甲基化发生的原因，以及去甲基化药物的作用机制并不清楚。申请人在前期工作中发现高危MDS的克隆细胞中转录因子TWIST1的表达异常增高，TWIST1通过与p53直接结合抑制细胞的凋亡。前期预实验结果表明在MDS细胞中抑制TWIST1的表达能降低 CpG岛上甲基化水平和其靶基因启动子区的去甲基化。因此，本项目提出假设：TWIST1 参与了MDS中DNA的甲基化修饰。本项目将通过研究TWIST1与DNA甲基化酶（Dnmt） 如何相互作用调节DNA甲基化，并影响与p53有关的细胞增殖及细胞凋亡通路，以理解MDS中TWIST1的高表达与其靶基因高水平甲基化的作用机理，解释临床上使用去甲基化药物取得较好疗效的分子机制，并为进一步提高临床疗效提供理论策略。

骨髓增生异常综合征（Myeloidysplastic syndromes，MDS）是由造血干细胞恶性增殖引起的肿瘤性疾病，主要特点为无效造血、外周血细胞减少和骨髓造血细胞的形态学变异，高危MDS可转化为急性髓细胞白血病（Acute myelocytic leukemia，AML）。目前针对MDS的分子发病机理而展开治疗是血液学的一大难题。近期研究表明：表观遗传学，尤其是DNA的甲基化修饰异常在MDS的发病机理中起重要作用。DNA 甲基化与抑癌基因沉默，预后不良等相关，通过对MDS患者中克隆细胞内DNA甲基化和去甲基化的研究，可以帮助人们了解该疾病的发病机理，并且能够为该疾病的治疗与预后提供新的理论依据。.MDS高危病人中表达高水平的转录因子TWIST1,并伴随着TWIST1靶基因的高水平甲基化,而沉默 TWIST1的表达,这些基因的甲基化水平随之下调;DNMTs可以与某些转录因子互相作用,共同调节靶基因的甲基化修饰。本项目利用KG1a，SKM1,OCI-AML3等细胞为模型，用去甲基化药物DAC进行处理，观察这些细胞中甲基转移酶DNMTs和转录因子TWIST1的相互作用及其所参与的相关信号通路。依托该项目，我们得出以下结论：1）修饰TWIST1的表达能影响细胞对地西他滨（DAC）的耐药性;2) TWIST1与DNMT3a直接相互作用;3）TWIST1与DNMT3a形成的complex可以影响CDKN1A和CDKN1C基因启动子的甲基化水平，从而影响细胞周期;4）DAC耐药的MDS病人中TWIST1表达水平升高;5）DAC处理 TWIST1表达沉默的细胞使p53 基因及其靶基因升高，甲基化程度下降 。