SOX4在膠質母細胞瘤中的功能及其調控網絡的研究.pdf

1、SOX(SRY-like HMG box)基因家族編碼了一類具有高度保守HMG(highmobility group)結構域的轉錄因子，該家族成員通過識別特定的DNA序列結合到基因組上并對靶基因的轉錄調控，在真核生物的胚胎發(fā)育等生物過程中發(fā)揮了重要的作用。目前在人類和老鼠的基因組中共發(fā)現(xiàn)了20個SOX家族成員。SOX4是SOX家族中C亞族的成員之一，該亞族還包括SOX11和SOX12。
　　SOX4已被證實對B細胞，淋巴細胞和成骨

2、細胞的分化具有促進作用并參與調控了神經細胞的分化。大量研究報道SOX4在多種腫瘤組織例如腺樣囊性癌、肝腫瘤、膀胱癌、急性粒細胞白血病、前列腺癌、內皮細胞癌和腫瘤細胞中表達量上調。
　　在神經系統(tǒng)發(fā)育早期SOX4與SOX11對細胞的發(fā)育、成熟起著至關重要的作用。在膠質瘤干細胞中，SOX4受到TGF-beta的調控，誘導干細胞標志物SOX2的表達，對維持其腫瘤干細胞的特性起到了重要的作用。本實驗室成員已對膠質母細胞瘤組織進行定量PCR

3、和免疫組化分析并證實，SOX4在膠質母細胞瘤組織中的mRNA和蛋白表達均高于正常腦組織。然而SOX4在膠質母細胞瘤中的作用及其分子機理目前尚無報道。本人針對SOX4在膠質母細胞瘤細胞系中的功能和其調控網絡進行了研究，共分為四個部分:
　　首先，我用Real-time PCR方法驗證了SOX4基因在膠質母細胞瘤干細胞中高表達，為了研究SOX4對膠質瘤干細胞功能的影響，我利用RNA干擾技術抑制SOX4表達并發(fā)現(xiàn)SOX4表達降低的膠質瘤

4、干細胞的增殖變快，細胞連接減弱，細胞出現(xiàn)分化的趨勢，提示SOX4可能具有抑制癌細胞生長的功能。
　　第二部分，我選取膠質母細胞瘤細胞系中SOX4表達量相對較低的細胞系，利用質粒轉染和慢病毒感染的方法分別在細胞中瞬時或穩(wěn)定高表達外源SOX4基因并觀察SOX4對這些細胞生物行為學的影響。細胞功能實驗發(fā)現(xiàn)在SOX4基因瞬時及穩(wěn)定過表達的膠質母細胞瘤細胞中，細胞的增殖、克隆形成能力均明顯減弱，且細胞發(fā)生G0/G1細胞周期阻滯。為了驗證SO

5、X4過表達對細胞功能造成以上影響，接下來我利用Cre重組酶將外源的SOX4片段從穩(wěn)定高表達的細胞中敲除，發(fā)現(xiàn)外源SOX4被敲除的細胞的增殖等功能得到了相應的恢復，G0/G1細胞周期阻滯減少。通過對p53-p21信號通路的研究發(fā)現(xiàn)SOX4在細胞核內高表達的同時增加了細胞核內p53蛋白的含量，上調了其下游信號p21蛋白的表達，促使細胞進入G0/G1細胞周期阻滯。
　　第三部分，我利用基因芯片技術分析了膠質母細胞瘤LN229細胞中SOX

6、4基因高表達所造成的基因表達譜的改變。用穩(wěn)定高表達SOX4的LN229細胞和對照組LN229細胞做基因表達芯片進行比較后，我找到了633個基因受到SOX4調控后表達差異大于1.8倍。對這些基因進行功能聚類分析發(fā)現(xiàn)，SOX4調控了包括細胞周期(cell cycle)、發(fā)育（growth）、染色體相關(chromosome)、DNA復制、包裝(DNA replication、packaging)、月旨質代謝(steroid metaboli

7、c)等生物學過程。其中，我發(fā)現(xiàn)beta-catenin的mRNA水平隨著SOX4的高表達而上調，并且該變化在蛋白水平也得到了驗證。通過細胞核/細胞漿蛋白的Western blot實驗發(fā)現(xiàn)，雖然beta-catenin在細胞總蛋白中的含量上升，但是細胞核內的beta-catenin并沒有增加，這說明beta-catenin受到SOX4調控高表達后未能定位到細胞核，因此不能與TCF/LEF形成復合物轉錄激活Wnt通路的下游信號，故SOX4高

8、表達的beta-catenin未能發(fā)揮其促進細胞增殖的功能。
　　最后，我利用免疫共沉淀與高通量測序結合技術(ChIP-seq)對LN229細胞中SOX4的轉錄調控靶基因進行了研究。我找到了437個受到SOX4轉錄調控的靶基因，與基因芯片的數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn)，其中有18個基因表達受到SOX4的調控而改變（變化＞1.5倍），其中9個基因的表達差異大于1.8倍。同時有44個基因在前列腺癌中也被發(fā)現(xiàn)是SOX4的靶基因，我通過PCR驗證和wes

9、tern blot實驗證明了HDAC9受到SOX4的直接調控。
　　總之，本文證明了SOX4在神經膠質瘤干細胞中高表達，并且用RNAi將SOX4低表達后，神經膠質瘤干細胞的生長加快，且細胞連接緊密程度降低，一些干細胞marker（如CD44）基因表達降低，細胞出現(xiàn)分化的趨勢。第二，在膠質母細胞瘤細胞系中雖然SOX4能夠上調beta-catenin的表達，但是beta-catenin未能定位到細胞核內，不能激活Wnt下游信號，從而不