menin复合物调控的H3K4组蛋白甲基化机制在肺癌辐射抗性标志物中的研究

Men1 gene is a newly confirmed tumor suppressor gene in lung cancer. Its coding protein menin involved in the repair of DNA damage induced by ionizing radiation. Our results suggest that menin regulates H3K4me3 may be an important mechanism in radiation resistance of lung cancer. However, histone methylation reconstruction pattern and mechanism on radiation resistance is not clear.In the present study, firstly,we use Men1, MLL gene knockout mice and clinical lung cancer specimens to establish key biological functions that the menin/MLL complex of reprogramming mediated H3K4 histone methylation in lung cancer cell radiation stress adaptive response.Secondly,We based on data integration analysis of previous obtained microarray and ChIP-on-ChIP results, to reveal the rules and properties of histone methylation reconstruction by menin/MLL compound in ionizing radiation stress,to screen and identify target gene network.Thirdly, we evaluate the menin/MLL interaction domain for the effective and specific small molecule target compounds as lung cancer radiotherapy sensitizer. These will help to recognize epigenetic mechanisms of cell radiation resistance, to provide new molecular markers for lung cancer radiotherapy scheme.

Men1基因是新近证实的肺癌抑癌基因，其编码蛋白menin参与受照细胞DNA损伤修复。我们发现，电离辐射通过menin/MLL复合物介导的染色质H3K4组蛋白甲基化重建参与调控肺癌细胞放疗抗性，但其重建规律及其机制尚不清楚。本项目拟利用Men1、MLL基因敲除模式动物、临床肺癌标本等生物学模型，证实menin/MLL复合物介导的H3K4组蛋白甲基化重编程在肺癌细胞辐射应激适应性反应中的关键生物学功能；从已获得的组蛋白甲基化等组学数据的整合性分析入手，利用ChIP等关键技术深入揭示电离辐射应激通过menin/MLL复合物调控染色质组蛋白甲基化重建的规律及特性，筛选关键的靶基因网络；系统评价以menin/MLL相互作用结构域为靶点的小分子化合物作为肺癌放疗增敏剂的有效性及特异性。这将有助于从表观遗传学角度加深对细胞辐射抗性产生机制的认识，为临床合理制定肺癌放疗方案提供崭新的分子标志物。

Men1 基因是新近证实的肺癌抑癌基因，其编码蛋白 menin 参与受照细胞 DNA 损伤修复。我们发现，电离辐射通过 menin/MLL 复合物介导的染色质 H3K4 组蛋白甲基化重建参与调控肺癌细胞放疗抗性，但其重建规律及其机制尚不清楚。本项目对两株遗传背景不同的肺腺癌细胞A549（K-Ras G12S mutant） 和 H1299(P53 null)进行单剂量多次电离辐射诱导建立辐射抗性模型。通过ChIP-seq基因组学分析发现，NSCLC获得辐射抗性后，基因组H3K4共价修饰发生了重分布，不同肺癌细胞组蛋白甲基化重建规律不同，在获得辐射抗性的A549细胞中基因组H3K4me3呈现抑制状态，而在H1299细胞中没有观察到明显变化。进一步证实 menin/MLL 复合物介导的H3K4 组蛋白甲基化重编程在肺癌细胞辐射应激适应性反应中的关键生物学功能；阐明了menin/MLL复合物参与肺癌辐射抗性产生，促进电离辐射诱导的DNA DSB修复；从已获得的组蛋白甲基化等组学数据的整合性分析入手，利用ChIP 等关键技术深入揭示电离辐射应激通过 menin/MLL 复合物调控染色质组蛋白甲基化重建的规律及特性，筛选关键的靶基因网络；阐明MEN1调控p53通路在DNA损伤修复中的作用；系统评价表观遗传为靶点的小分子化合物作为肺癌放疗增敏剂的有效性及特异性。这将有助于从表观遗传学角度加深对细胞辐射抗性产生机制的认识，为临床肺癌放疗增敏剂的研究提供新思路。