关键词:
p53突变
胞质dsDNA
核酸感受器
炎症
衰老
摘要:
抑癌基因p53是一个具有广泛调控功能的转录因子,正常野生型p53可调控细胞周期、细胞衰老、DNA修复、诱导细胞凋亡以及抑制血管生成。p53也是抑制炎症的关键因子,它能抑制炎性细胞因子、监控组织中慢性炎症状态,进而阻止慢性炎症所诱发的肿瘤发生和发展。与之相反,突变的p53获得了癌基因的新功能,可通过调控炎症反应从而逃逸细胞衰老和促进肿瘤的发生。p53N236S(简写为p53S)突变是本实验室在Werner早老综合症小鼠(Werner syndrome,WS)胚胎成纤维细胞(Mouse embryonic fibroblasts,MEF)中发现的p53突变,该突变可以协助衰老的MEF细胞逃逸衰老成为永生化细胞。本实验室建立了 p53N236S敲入的转基因小鼠,发现纯合的p53S/S小鼠有自发肿瘤的现象,且肿瘤组织中存在异常的免疫应答,这可能是由于p53S突变蛋白的获得性功能(gain of function,GOF)导致的。为了研究p53S在调控天然免疫应答中的获得性功能。本研究制备了 WT、p53S/S和p53-/-(p53敲除)三种MEF细胞,通过比较研究这三种基因型MEF细胞和组织中干扰素刺激基因(Interferon-stimulated genes,ISGs)表达水平、I型干扰素(type I interferons,IFN-Is)相关分子信号通路等指标探索p53S对天然免疫应答的调控作用,主要研究结果如下:(1)首先,通过microarray对三种MEF中ISGs表达水平进行了探索,结果表明 p53s/s MEF 中 Oas3、Xafl、Cxcl10、Mx2、Isg15、IRF7、Cc15 和 IL-15等干扰素刺激基因存在异常表达。那么,是什么因素诱导这种异常表达的?进一步的分析发现,p53S导致的ISGs表达模式与线粒体转录因子A(Transcription factor A mitochondria,TFAM)缺陷后的ISGs表达模式相似,于是推测p53S可能通过调控TFAM功能从而导致线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)应激泄漏至细胞质,继而激活IFN-Is相关信号通路并引发慢性炎症。为了验证这一推测,对p53S/S细胞中线粒体相关指标进行了检测,发现p53S突变并没有影响TFAM的转录和翻译水平、p53S/S突变细胞中mtDNA拷贝数没有发生改变、细胞胞质中mtDNA也没有异常增多的情况,这些数据表明,p53S并不是通过影响mtDNA稳定性而造成I型干扰素异常激活。然而,本研究确实观察到p53S/S细胞胞质中存在明显的游离双链DNA(double strand DNA,dsDNA)信号,且该信号与细胞核异染色质标志蛋白质H3K9me3有共定位现象,表明p53s/s细胞胞质中的dsDNA来源于细胞核异染色质。同时本研究发现,在p53s/s细胞中,DNA损伤标志蛋白γ-H2AX显著上调,染色体存在非整倍性、融合等异常现象。这些数据提示,p53S/S细胞中基因组DNA损伤水平上升,这些DNA损伤可能与其胞质中异常出现的dsDNA相关。因此,本研究数据表明,p53S突变诱导了基因组不稳定性,导致基因组DNA泄漏到胞质,可能因此诱发了Ⅰ型干扰素的炎症反应。(2)进一步,为了研究感受胞质dsDNA信号,并激活下游炎症反应的通路,对一系列胞质核酸感受器进行了分析。结果发现,与WT和p53-/-细胞相比,p53S/S细胞中胞质核酸感受器:环鸟苷单磷酸-腺苷单磷酸合成酶(Cyclic guanosine monophosphate(GMP)-adenosine monophosphate(AMP)synthase,cGAS)、黑色素瘤缺乏因子2(Absent in melanoma 2,AIM2)基因转录表达显著上调。因此本研究分别对这两个胞质核酸感受器引发的分子通路进行了研究。首先对由胞质核酸感受器cGAS起始的cGAS-STING-TBK1-IRF3通路进行了研究,该通路的激活可导致天然免疫应答的Ⅰ型干扰素相关蛋白的表达。本研究检测cGAS通路中相关蛋白的表达水平,结果发现,p53S/S MEF中cGAS蛋白、IRF3蛋白磷酸化的水平上调,提示cGAS-STING-TBK1-IRF3通路异常激活。另外,对IFN-Is激活的下游STAT1/2-IRF9蛋白复合物的分析发现p53S/S MEF中IRF9蛋白表达水平上调。同时发现,在p53-/-细胞中过表达p53S/S后,cGAS蛋白、STING蛋白、STAT1蛋白和IRF9蛋白的表达水平上调,上述数据表明,p53S使得胞质dsDNA增加,激活了 cGAS-STING-TBK1-IRF3通路,导致IFN-Is的产生,并激活了 IFN-Is下游的STAT