摘要
缺氧不仅发生在高原和深海等自然环境中，也发生于机体病理状态，如缺氧实体瘤。越来越多研究证明低氧相关信号分子与肿瘤病人不良预后密切相关，因此研究低氧相关基因在实体瘤中的功能与机制具有重要的临床意义。本文中，我们首先通过生物信息学分析鉴定了一个人类特异表达的长链非编码RNA(lncRNA)，命名为PKMYT1AR(PKMYT1相关lncRNA)。PKMYT1AR在非小细胞肺癌(NSCLC)中受低氧相关因子YY1转录调控，并诱导其在NSCLC中高表达。我们研究发现，PKMYT1AR高表达与预后呈负相关，敲低PKMYT1AR可抑制肿瘤细胞增殖、迁移、裸鼠移植瘤形成能力和NSCLC干细胞的干性维持。生信分析和双荧光素酶实验表明PKMYT1AR能与miR-485-5p直接相互作用，进而下调miR-485-5p对下游靶基因PKMYT1癌基因的抑制作用。进一步机制解析表明，PKMYT1AR通过PKMYT1AR/miR-485-5p/PKMYT1信号轴，抑制β-TrCP1介导β-catenin的泛素化降解，促进NSCLC中的癌症干细胞(CSCs)维持，进而促进肿瘤恶性进程。此外，我们设计了两条靶向PKMYT1AR的反义寡核苷酸(ASOs)，体内外实验结果表明ASOs可显著抑制NSCLC细胞增殖和干性维持，这为临床上以PKMYT1AR为靶点治疗NSCLC提供了新的视角。 在前期工作中，我们通过对高原家养哺乳动物进行了适应性的趋同进化分析，筛选了多个低氧适应基因，并验证了部分低氧相关基因在实体瘤进程中起着重要的作用。其中，我们鉴定出一个新的高原低氧适应分子mHIFSP，该基因的功能尤其在肿瘤中的功能未见任何报道，因此本文对mHIFSP在结直肠癌中的功能和潜在机制进行了初步的研究。我们发现mHIFSP在结直肠癌中高表达，且mHIFSP的高表达受低氧诱导因子HIF1α调控，体内外实验结果表明，敲低mHIFSP可以显著抑制结直肠癌细胞的增殖。机制上，mHIFSP定位于线粒体并与NOD2的寡聚化结构域结合，激活NF-κB信号通路，抑制自噬蛋白P62的募集，导致线粒体自噬异常，进而诱导NLRP3炎症小体的激活和炎症因子的释放，促进结直肠癌的发生发展;在另一项工作中，我们鉴定了低氧适应的单突变基因RETSAT。相对于世居平原的哺乳动物，高原哺乳动物的RETSAT上具有247位点从谷氨酰胺(Q)适应性进化为精氨酸(R)。通过生物信息学分析我们发现RETSAT的高表达与多种癌症的免疫浸润呈正相关。此外，我们发现RETSAT的启动子区域高度甲基化，导致其在肿瘤组织中的表达低于正常组织。在功能实验中，敲低RETSAT可以促进小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)和B16细胞增殖，而过表达RETSAT(RETSATQ/Q)抑制小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)和B16细胞增殖，高原适应型RETSAT(RETSATR/R)对肿瘤细胞增殖的抑制效果更为明显。体内实验结果表明，与野生型小鼠相比，RETSAT高原突变型小鼠显著抑制B16体内成瘤能力和DMBA/TPA诱导的皮肤鳞状细胞癌的形成。机制上，RETSATR/R通过抑制Pin1/Akt信号通路，进而起着抑制肿瘤恶性进程的作用。 总之，上述结果表明低氧相关基因在肿瘤发生发展过程中起着至关重要的作用，对这些基因的功能和机制进行解析将为我们理解肿瘤恶性进程以及开发靶向药物有着重要的意义。
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