本文關鍵詞： Msi2 腸干細胞 APC 結直腸癌　出處：《中國農業(yè)大學》2015年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：結直腸癌是人類致死率較高的癌癥之一,因此揭示腸道內腫瘤發(fā)生的分子機制具有重要的意義。Musashi (Msi)是一個在進化上十分保守的RNA結合蛋白,其主要結構和表達模式在線蟲(C. elegans)、果蠅(Drosophila)、海鞘(Ciona intestinalis)和整個脊椎動物種群之中都很保守。在哺乳動物體內,Musashi有兩個同源基因,分別是Musashi1(Msil)和Musashi2(Msi2)。Msi1和Msi2在蛋白序列以及構成RNA結合域的序列上有著高度的同源性。近年來的文獻報道顯示,Msi1和Msi2蛋白在神經干細胞和乳腺干細胞以及造血細胞內的表達量很高,并且檢測到在與之對應的神經膠質瘤,乳腺癌細胞和血癌細胞中表達量顯著升高。這說明Msi1和Msi2在對干細胞內穩(wěn)態(tài)調控和腫瘤形成的過程中起到了重要的作用。然而,到目前為止對Msi2在腸干細胞以及腸道腫瘤發(fā)生過程中的功能知之甚少。 經研究發(fā)現,Msi2/MSI2蛋白在小鼠小腸干細胞存在的隱窩內表達,并且在人多種消化道癌組織中表達量升高。本研究利用DOX (Doxycycline)誘導人源Msi2過表達的轉基因小鼠TRE-Msi2,系統(tǒng)地探索了Msi2/MSI2在小鼠小腸上皮組織腫瘤形成中的功能和作用機制。Msi2過表達引起TRE-Msi2小鼠小腸上皮細胞增殖加速,細胞分化受阻,細胞凋亡加速,隱窩的高度以及密度相較于野生型小鼠顯著增高及增大。這些表型與APC蛋白功能缺失后小鼠腸道表型相似。并且通過GSEA (Gene set enrichment analysis)的分析發(fā)現Msi2過表達后的基因表達特征與APC (Adenomatous Polyposis Coli)功能缺失相似。APC作為Wnt信號通路重要的抑制因子,其突變與結直腸癌的發(fā)生密切相關。在腸道腫瘤模型小鼠APCmin/+小鼠體內過表達Msi2后,導致形成的腺瘤數量增加。以上結果表明Msi2/MSI2在腫瘤形成過程中起到了重要的作用。然而,過表達Msi2后并未檢測到Wnt信號通路的激活,也并未觀察到APC在mRNA和蛋白水平上的改變,這一結果顯示Msi2/MSI2獨立于Wnt信號通路促進了小腸腫瘤的形成。 為了揭示Msi2的分子作用機制,我們通過Clip-Seq技術對Msi2/MSI2靶標基因在全基因組水平進行了篩選,發(fā)現PTEN、lrig1、p21和bmpr1α等腫瘤抑制因子是Msi2/MSI2的靶標基因。結合GSEA的結果和生化結果,我們證實Msi2/MSI2通過結合于PTEN基因的3'UTR來抑制PTEN mRNA的翻譯。PTEN蛋白水平下調激活了PI3K-Akt-mTORC1信號。綜上所述,本研究發(fā)現了Msi2/MSI2通過抑制PTEN激活了mTOR信號通路,并獲得了與APC功能缺失相似的小腸上皮細胞的表型及基因表達特征。本研究首次揭示出Msi2/MSI2作為APC下游的關鍵致癌基因,有效的調控了一條平行于Wnt信號通路的PTEN-PI3K-Akt-mTORC1信號通路來促進小腸腫瘤形成。
[Abstract]:Colorectal cancer is one of the most fatal cancers in humans, so it is important to reveal the molecular mechanism of intestinal tumorigenesis. Musashi Msi is an evolutionarily conserved RNA binding protein. Its main structure and expression patterns are conserved in C. eleansa, Drosophila melanogaster, Ciintestinal inalis. and the whole vertebrate population. Musashi has two homologous genes in mammals. Musashi 1 (Msill) and Musashi2(Msi2).Msi1 and Msi2 have high homology in protein sequence and RNA binding domain. In recent years, it has been reported that Msi1 and Msi2 proteins are highly expressed in neural stem cells, mammary stem cells and hematopoietic cells. The expression levels in the corresponding gliomas, breast cancer cells and blood cancer cells were significantly increased. This suggests that Msi1 and Msi2 play an important role in the regulation of stem cell homeostasis and tumorigenesis. So far little is known about the role of Msi2 in the development of intestinal stem cells and intestinal tumors. It was found that Msi2 / MSI2 protein was expressed in the crypt of murine small intestinal stem cells. In this study, we used DOX Doxycycline to induce human Msi2 overexpression in TRE-Msi2 transgenic mice, and systematically explored the function and mechanism of Msi2/MSI2 in tumorigenesis of mouse intestinal epithelial tissue. Overexpression of Msi2 induced proliferation of intestinal epithelial cells in TRE-Msi2 mice. Cell differentiation is blocked, cell apoptosis is accelerated, The hight and density of crypt were significantly higher and larger than those of wild type mice. These phenotypes were similar to those of mice with APC protein deficiency. The gene surface of Msi2 overexpression was found by GSEA gene set enrichment analysis. Similar to the functional deletion of APC Adenomatous Polyposis Coli, APC is an important inhibitor of Wnt signaling pathway. The mutation is closely related to the occurrence of colorectal cancer. Overexpression of Msi2 in intestinal tumor model mice results in an increase in the number of adenomas. These results suggest that Msi2/MSI2 plays an important role in tumorigenesis. After overexpression of Msi2, no activation of Wnt signaling pathway was detected, and no changes of APC in mRNA and protein levels were observed. The results showed that Msi2/MSI2 was independent of Wnt signaling pathway and promoted the formation of small intestinal tumors. In order to elucidate the molecular mechanism of Msi2, we screened Msi2/MSI2 target genes at the whole genome level by Clip-Seq technique. We found that tumor suppressor factors such as PTENNlrig1p21 and bmpr1 偽 are the target genes of Msi2/MSI2. Combined with the results of GSEA and biochemical results, We confirm that Msi2/MSI2 activates PI3K-Akt-mTORC1 signal by inhibiting the level of translation. PTEN protein of PTEN mRNA by binding to 3UTR of PTEN gene. In conclusion, we found that Msi2/MSI2 activates mTOR signaling pathway by inhibiting PTEN. The phenotypic and gene expression characteristics of small intestinal epithelial cells similar to the absence of APC function were obtained. This study revealed for the first time that Msi2/MSI2 is the key oncogene downstream of APC. An PTEN-PI3K-Akt-mTORC1 signaling pathway parallel to the Wnt signaling pathway is effectively regulated to promote small intestinal tumor formation.
【學位授予單位】：中國農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R735.3

【共引文獻】

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本文編號：1536298