p53信號通路調節(jié)砷化物誘導的IKKα自噬降解反應和IKKβ轉錄抑制的信號傳遞機制研究.pdf

1、研究背景及內容:砷是一種廣泛存在于自然界的重金屬類毒性元素，對人類健康具有極大危害。通常，高劑量砷化物暴露主要引發(fā)以“細胞凋亡”等為主要特征的急性毒性損傷效應;而低劑量砷化物長期暴露主要引發(fā)以“細胞癌變”等為主要特征的慢性毒性損傷效應。因此，砷化物的健康危害效應機制研究具有重要的基礎理論意義和醫(yī)學應用價值。
　　本課題組長期開展砷化物誘導細胞凋亡反應的急性毒性損傷效應機制研究工作，在以往研究中獲得了大量具有價值的研究發(fā)現(xiàn)，為砷化物

2、的健康危害評估和損傷防控策略研究提供了重要的理論依據(jù)和干預靶標。在近期工作中又發(fā)現(xiàn)了砷化物誘導促細胞凋亡反應中伴隨有IKK激酶的兩個催化亞基——IKKα和IKKβ的表達水平下調現(xiàn)象，并且這一現(xiàn)象的發(fā)生是砷化物誘導細胞走向凋亡的重要前提。在對以上現(xiàn)象的分子機制進行深入研究過程中，先后發(fā)現(xiàn)了砷化物刺激可通過激活p53并進一步促發(fā)細胞自噬反應從而誘導IKKα進入自噬途徑降解，同時p53也可通過誘導靶基因ETS-1表達而協(xié)同介導對IKKβ的轉錄

3、抑制作用。本課題以上述研究結果為基礎，在砷化物處理的HepG2細胞中，探討了p53信號通路調節(jié)砷化物誘導的IKKα自噬降解反應和IKKβ轉錄抑制的信號傳遞機制。
　　結果:
　　第一部分首先篩選了能夠介導砷化物促發(fā)IKKα自噬降解反應的p53下游靶基因。結果發(fā)現(xiàn):砷化物刺激HepG2細胞后能夠誘導自噬相關p53靶基因DRAM1、ISG20L1、DAPK1、TIGAR、SESTRIN2表達，其中DRAM1能夠介導砷化物誘導的I

4、KKα自噬降解反應;而TIGAR和SESTRIN2與上述反應狀態(tài)完全無關。ISG20L1和DAPK1能夠介導砷化物刺激誘導的細胞自噬反應，但這種自噬反應并不能夠介導IKKα降解;而且ISG20L1在砷化物刺激作用下的誘導表達反應也不受控于p53。以上實驗結果說明:DRAM1是能夠介導砷化物促發(fā)IKKα自噬降解反應的p53下游靶基因。
　　第二部分進一步分析了砷化物刺激反應中負責催化p53/DRAM1信號傳遞途徑誘導活化的上游蛋白激

5、酶。結果發(fā)現(xiàn):ATR、CHK1、LKB1、AMPKα、PERK均能夠調節(jié)砷化物刺激作用下p53的轉錄激活活性，然而只有CHK1、LKB1是介導DRAM1誘導表達并進一步促發(fā)IKKα自噬降解反應的p53上游蛋白激酶。
　　第三部分初步分析了砷化物促發(fā)IKKα自噬降解反應的分子機制。由于IKKα和IKKβ高度同源，但只有IKKα能夠進入自噬途徑實現(xiàn)降解;因此推測:這種自噬反應的選擇特異性一方面可能與IKKα本身的分子結構密切相關，另一

6、方面也可能存在有協(xié)同因子參與協(xié)助IKKα的降解反應。實驗結果顯示:砷化物刺激作用下IKKα能夠通過其激酶結構域與LC3發(fā)生誘導性結合反應從而進入自噬降解途徑，而CHK1、LKB1在此過程中可能發(fā)揮協(xié)同作用。
　　盡管在第一部分工作中排除了ISG20L1和DAPK1在介導砷化物促發(fā)IKKα自噬降解反應中的作用，但卻意外地發(fā)現(xiàn)了這兩個信號蛋白能夠介導IKKβ的轉錄抑制反應。因此在最后一部分工作中分析了ISG20L1和DAPK1調節(jié)砷化

7、物刺激誘導IKKβ轉錄抑制的分子機制。結果發(fā)現(xiàn):DAPK1能夠協(xié)同ISG20L1作為活化p53-ETS-1-IKKβ轉錄抑制信號傳遞途徑的上游蛋白，并進而通過調控MDM2依賴的GADD45α誘導表達反應而介導砷化物誘導的促細胞凋亡效應。
　　結論:綜上所述，本論文研究結果初步揭示了砷化物刺激誘發(fā)IKKα選擇性自噬降解反應的分子機制;同時也進一步完善了砷化物刺激誘導IKKβ轉錄抑制的信號傳遞機制。以上實驗結果不僅為IKK激酶在細胞應