从分子水平看c-Myc在细胞衰老中的作用

细胞衰老是指细胞生长永久阻滞于细胞周期的G1期,出现形态、生化及表观遗传的变化特性.细胞衰老由端粒缩短、DNA损伤、缺氧或癌基因失调等因素引起,它是抵抗肿瘤发生的主要壁垒.原癌基因c-myc编码转录因子,可调控很多基因,进而影响细胞周期演进、衰老、凋亡、代谢等生物学过程.c-Myc蛋白与细胞衰老密切相关,它可影响hTERT、p16、p53、Bmi-1和p27等衰老相关基因转录.c-Myc不仅可抑制复制性衰老,也能抑制癌基因诱发的衰老.c-Myc抑制ras诱导的细胞衰老取决于CDK2.c-Myc失活不仅能够诱导非恶性细胞(如人成纤维细胞)衰老,而且在许多肿瘤细胞中也可诱导衰老.然而,与ras基因类似,在特定条件下,c-Myc也可诱导细胞衰老,并可促进维氏综合症(Werner syndrome,WRN)缺失细胞的衰老.     

HMG盒转录因子1(HBP1)参与H2O2诱导的细胞衰老过程

为探讨HMG盒转录因子1 (HBP1)在过氧化氢（H2O2）诱导的细胞衰老中所起的作用,通过慢病毒感染得到稳定表达HBP1的MDA-MB-231细胞,以H2O2处理细胞．采用Western免疫印迹杂交试验和实时PCR检测HBP1、p16和细胞周期蛋白D1（cyclinD1）表达水平的变化．用荧光免疫试验检测H2O2对HBP1表达的影响,以及HBP1在H2O2的诱导下对于p16和细胞周期蛋白D1启动子的影响．用细胞增殖试验检测H2O2对于细胞增殖的影响． 用基因敲减实验和衰老相关β半乳糖苷酶(SA-β-Gal)染色检测在H2O2诱导的细胞衰老中HBP1所起的作用．Western和免疫荧光实验结果显示,细胞经H2O2处理后,HBP1表达增高的同时促进了p16的表达,降低了细胞周期蛋白D1的表达．细胞增殖实验结果显示,H2O2显著抑制了细胞的增殖．基因敲减实验和SA-β-Gal染色实验说明,H2O2可诱导HBP1表达正常的MDA-MB-231细胞衰老,而HBP1的敲减则抑制了H2O2诱导的细胞衰老过程．本研究结果提示,在H2O2诱导的衰老中,HBP1的表达显著增加,并通过促进衰老相关基因p16的表达和抑制生长因子cyclinD1的表达来阻碍细胞增殖,促进细胞衰老．HBP1在H2O2诱导的细胞衰老过程中起着重要作用,H2O2诱导的细胞衰老必须在HBP1存在的情况下才能发生．     

转录因子HBP1调控H2O2诱导的骨肉瘤细胞生长阻滞过程

为探讨氧化应激对人骨肉瘤细胞增殖的影响及其作用机理,首先用H2O2处理U2OS细 胞,采用Western印迹和real-time PCR检测HMG盒转录因子1 (HBP1)及其下游靶基因 DNMT1和p16表达水平的变化. 用荧光素酶报告基因实验检测在H2O2诱导下, HBP1对于DNMT1 和p16启动子的影响. 用细胞增殖试验（BrdU掺入,细胞生长曲线）检测 H2O2对细胞增殖的影响以及HBP1的作用. 用衰老相关β半乳糖苷酶(SA-β-Gal)染色 检测在H2O2诱导的细胞衰老中HBP1所起的作用. Western 印迹, real-time PCR及荧光素酶报告基因实验结果显示,细胞经H2O2处理后,明显增高HBP1表达水平,转录抑制DNMT1的表达, 促进p16蛋白的表达. 细胞增殖实验结果显示, H2O2显著抑制了细胞的增殖,HBP1 knockdown可部分逆转这种抑制作用. SA-β-Gal染色实验说明, H2O2可诱导HBP1表达正常的U2OS细胞衰老,而HBP1 knockdown使这种促衰老作用减弱. 研究结果说明, H2O2可抑制人骨肉瘤细胞增殖,诱导细胞衰老. 其作用机制是通过上调转录因子HBP1的表达,转录抑制或促进其下游靶基因DNMT1或p16的表达来抑制细胞增殖,促进细胞衰老.     

细胞衰老及其在抗肿瘤研究中的应用

细胞衰老是细胞脱离细胞周期并不可逆地丧失增殖能力后进入的一种相对稳定的状态,虽然基本代谢过程仍然能够维持,但丧失合成DNA及增殖能力。细胞衰老具有复制衰老、癌基因诱导的衰老及加速衰老等类型。衰老细胞具有细胞体积大而扁平、细胞停止分裂及SA-β-gal反应阳性等明显特性,复制衰老还具有端粒缩短到无法维持染色体结构完整性的特征。目前已知,p53-p21和p16-pRB在细胞衰老过程中起着重要的调控作用,细胞衰老对肿瘤的形成起着天然的屏障作用。通过抑制端粒酶活性来诱导肿瘤细胞衰老和通过胞外刺激或化学治疗药物诱导肿瘤细胞发生衰老样生长停滞,已成为抗肿瘤研究的新思路。     

生长抑制因子(ING)抑癌基因家族的研究进展

生长抑制因子(inhibitor of growth,ING)家族成员是候选的抑癌基因.ING蛋白参与磷脂酰肌醇介导的脂类信号转导通路及激素介导的通路,能够与组蛋白乙酰转移酶、去乙酰化酶等结合参与染色质的重构,调节基因的转录,与p53协同作用,抑制细胞生长,诱导细胞凋亡和DNA损伤修复.ING家族成员通过对基因表达的表观遗传学调控将细胞周期、细胞凋亡和衰老等生物学过程有机联系起来.     

莪术醇诱导人肝癌HepG2细胞衰老及其机制研究

为进一步探讨莪术醇的诱导细胞衰老的机制,该研究采用荧光定量PCR技术对莪术醇处理后细胞中81个细胞衰老相关基因差异表达谱进行分析,结果发现TP53及其下游基因p16Ink4a、p21Waf1/Cip1和p27Kip1等的表达水平显著升高,伴随ABL1、ALDH1A3、CHEK2、HRAS、PTEN等多个衰老信号通路启动与效应关联基因的转录显著增强,而CyclinA2、IGFBP3、SIRT1以及TERT等细胞周期进程与衰老信号通路的负性调控基因的表达水平则显著降低。Western印迹检测结果显示,p53及其下游周期素依赖性蛋白激酶抑制物(CKI)分子p21WAF1和p16INK4水平升高,CyclinA2水平降低,与PCR结果一致,并伴野生型p53-诱导的蛋白磷酸酶1(Wip1)水平显著增高,提示莪术醇可能通过激活p53信号通路诱导HepG2细胞衰老。该研究进一步发现莪术醇能够诱导HepG2细胞发生衰老表型改变,伴G0/G1期周期阻滞。     

过表达人p33ING1b促进UV诱导的衰老细胞凋亡

p33 ^ING1b是肿瘤抑制基因ING1的主要表达形式,已有的研究表明,p33^ING1b参与了细胞的生长抑制、凋亡、染色质重塑、DNA损伤修复、肿瘤抑制等.但是,它在细胞衰老过程中的作用目前还不清楚.本研究分析了p33 ^ING1b基因在细胞衰老过程中的表达情况.结果发现,无论在mRNA水平还是在蛋白水平,p33 ^ING1b在衰老细胞中的表达均降低.通过构建和包装含p33^ING1b基因的重组腺病毒,将p33 ^ING1b导入衰老细胞中使其过表达,结果显示,p33^ING1b的过表达明显促进UV诱导的衰老细胞凋亡,提示p33I^NG1b在衰老细胞中的表达下调与衰老细胞抗凋亡有关.     

转录因子HBP1抑制骨肉瘤细胞增殖

转录因子HBP1(HMG-box containing protein 1, HBP1)属HMG家族,是1个含有513个氨基酸残基的多肽,可与RB蛋白结合,抑制许多癌基因的表达,从而抑制细胞的增殖. 本工作构建了HBP1慢病毒表达载体,病毒包装后感染骨肉瘤细胞U2OS细胞.Western印迹结果显示,感染细胞cyclin D1、c-Myc蛋白质水平降低 ,而p53蛋白质水平增加;Real-time PCR检测cyclin D1、c-Myc及p53 mRNA水平与蛋白质检测结果一致. HBP1表达载体（pEFBOS-HBP1）和报告基因载体（含 cyclin D1、c-Myc或p53 promoter）共转染U2OS细胞后的荧光素酶分析发现,HBP1可抑制cyclin D1、c-Myc启动子转录激活,促进p53启动子转录激活,并且这种抑制或激活作用具有HBP1剂量依赖性. 以细胞代龄群体倍增值PD （population doubling）为指标测试细胞生长结合软琼脂集落形成实验证明,HBP1慢病毒感染的U2OS细胞生长速度减缓、集落形成能力下降. 上述结果提示,HBP1可能通过调控细胞增殖相关基因的表达抑制骨肉瘤细胞的增殖.     

表皮生长因子对人二倍体成纤维细胞p21~(WAF-1)基因表达的双向性影响

p2 1 WAF-1又称 sdi- 1 ,是细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶 ( CDK)的抑制物基因 ,与细胞增殖调控及细胞衰老密切相关 .本研究为了解正常细胞中 p2 1 WAF-1对生长因子的反应性 ,以及其在细胞衰老时的表现 .我们以不同代龄的人胚肺二倍体成纤维细胞 ( 2 BS细胞株 )为实验对象 ,通过 Northern杂交术 ,观察表皮生长因子 ( EGF)对年轻 (低代龄 )细胞与衰老 (高代龄 )细胞 p2 1 WAF-1基因表达的影响 .结果显示 :p2 1 WAF-1在衰老 2 BS细胞中高表达 .EGF对年轻细胞 p2 1 WAF-1的表达有诱导作用 ,对衰老细胞有轻微诱导作用 ,在刺激后 3h左右达高峰 ,3～ 6h逐渐回落 ,并持续下降 .作用后 1 2h,其表达水平反而远低于作用前 .此作用在年轻细胞较为明显 .由此可见 :( 1 ) EGF对人二倍体成纤维细胞 p2 1 WAF-1的表达有双向性影响 ,先是一过性诱导 ,随后转为阻抑 ;( 2 )衰老细胞 p2 1 WAF-1对EGF的反应性有所降低     

衰老或肿瘤：癌基因诱导的双向性

在大部分的肿瘤中都发现有癌基因的活化,癌基因的活化被认为是导致肿瘤发生的重要原因．然而,在野生型细胞内,癌基因的活化可以诱导细胞衰老,称为癌基因诱导的细胞衰老(oncogene-induced senescence, OIS),从而抑制进一步的肿瘤发生．因而,癌基因的活化具有诱导衰老或肿瘤的双向性．DNA损伤调控反应(DNA damage checkpoint response, DDR)是细胞应对DNA损伤时感应损伤,从而延迟或阻滞细胞周期进程的一种分子信号传递通路,是诱导细胞衰老的重要机制．癌基因的活化可以引发DNA损伤信号的产生,从而激活DDR,诱导细胞衰老．在DDR异常时,癌基因的激活可引发DNA的过度复制与细胞的过度增殖,并导致基因组不稳定性的积累,最终导致肿瘤发生．DDR的完整性决定了癌基因诱导的双向性．DDR在癌基因诱导中的重要作用,提示了保持和恢复DDR的完整性可以作为肿瘤预防和治疗的新方向．     

Cellular senescence induced by cathepsin X downregulation

Cellular senescence represents a powerful tumor suppressor mechanism to prevent proliferation and invasion of malignant cells. Since tumor cells as well as primary fibroblasts lacking the lysosomal cysteine-type carboxypeptidase cathepsin X exhibit a reduced invasive capacity, we hypothesized that the underlying reason may be the induction of cellular senescence. To investigate the cellular and molecular mechanisms leading to diminished migration/invasion of cathepsin X-deficient cells, we have analyzed murine embryonic fibroblasts (MEF) derived from cathepsin X-deficient mice and neonatal human dermal fibroblasts (NHDF) transfected with siRNAs targeting cathepsin X. Remarkably, both cell types exhibited a flattened and enlarged cell body, a characteristic phenotype of senescent cells. Additional evidence for accelerated senescence was obtained by detection of the common senescence marker β-galactosidase. Further examination revealed increased expression levels of senescence-associated genes such as p16, p21, p53, and caveolin in these cells along with a reduced proliferation rate. The accelerated cellular senescence induced by cathepsin X deficiency was rescued by simultaneous expression of exogenous cathepsin X. Finally, cell cycle analysis confirmed a marked reduction of the synthesis rate and prolongation of the S-phase, while susceptibility to apoptosis of cathepsin X-deficient cells remained unchanged. In conclusion, cathepsin X deficiency leads to accelerated cellular senescence and consequently to diminished cellular proliferation and migration/invasion implying a potential role of cathepsin X in bypassing cellular senescence.     

BTG2 antagonizes Pin1 in response to mitogens and telomere disruption during replicative senescence

Cellular senescence limits the replicative capacity of normal cells and acts as an intrinsic barrier that protects against the development of cancer. Telomere shortening–induced replicative senescence is dependent on the ATM‐p53‐p21 pathway but additional genes likely contribute to senescence. Here, we show that the p53‐responsive gene BTG2 plays an essential role in replicative senescence. Similar to p53 and p21 depletion, BTG2 depletion in human fibroblasts leads to an extension of cellular lifespan, and ectopic BTG2 induces senescence independently of p53. The anti‐proliferative function of BTG2 during senescence involves its stabilization in response to telomere dysfunction followed by serum‐dependent binding and relocalization of the cell cycle regulator prolyl isomerase Pin1. Pin1 inhibition leads to senescence in late‐passage cells, and ectopic Pin1 expression rescues cells from BTG2‐induced senescence. The neutralization of Pin1 by BTG2 provides a critical mechanism to maintain senescent arrest in the presence of mitogenic signals in normal primary fibroblasts.