腺病毒介导的p33ING1b过表达显著促进衰老细胞的DNA损伤修复

p33^ING1b是一个较晚发现的肿瘤抑制基因ING1的主要表达形式,自从被成功克隆以后得到了广泛的研究,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、肿瘤抑制和细胞衰老等。但是它在细胞衰老过程中的作用特别是对衰老细胞DNA损伤修复的影响还没有被地阐明,在本研究中,我们首先用2BS细胞构建了细胞衰老模型,通过RT-PCR和Western blot技术证实p33^ING1b在衰老细胞中的表达水平是下调的,然后通过构建和包装包含p33^ING1b基因的腺病毒,将p33^ING1b导入年轻和衰老细胞中并使其过表达,用HCR（host cell reactivation）方法检测年轻细胞和衰老细胞DNA损伤修复能力。我们的实验首次表明,相对于年轻细胞,p33^ING1b的过表达使衰老细胞的DNA的损伤修复能力显著增加,这说明p33^ING1b在衰老细胞中的表达下调与衰老细胞DNA损伤修复能力的下降有关,也进一步证实了p33^ING1b在细胞衰老过程中起着十分重要的作用。     

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.     

p16基因导入致人乳腺癌MCF-7细胞端区缩短及细胞周期阻滞

为进一步探讨 p1 6基因在抗肿瘤及细胞衰老中的作用 ,以脂质体介导的方法 ,将重组的含全长 p1 6c DNA的逆转录病毒载体导入人乳腺癌 MCF- 7细胞 ,获得稳定整合有效表达 .检测其对MCF- 7细胞的端区长度、细胞形态、增殖特性及细胞周期的影响 .结果显示 :导入 p1 6c DNA后的MCF- 7细胞端区长度明显缩短、增殖减慢 ,细胞周期阻滞于 G1期 .由此推测 ,野生型 p1 6基因可能通过诱导端区缩短效应及抑制细胞增殖从而抑制肿瘤和启动细胞衰老 .     

Rb、P53调控平滑肌细胞c-fos和c-jun基因表达

为研究外源性Rb和P53基因导入血管平滑肌细胞后对c-fos和c-jun基因表达的调控作用,将Rb基因或P53基因重组腺病毒载体转染人脐动脉血管平滑肌细胞,应用RT-PCR和免疫组化法检测c-fos、c-jun的mRNA及蛋白质表达水平,以DNA琼脂糖凝胶电泳和β-半乳糖苷酶染色分别观察细胞凋亡和细胞衰老.结果显示,野生型P53基因导入可诱导平滑肌细胞凋亡,c-fos和c-jun mRNA及蛋白质表达水平显著增高.外源性Rb基因导入能促进细胞衰老,下调c-fos基因表达,但对c-jun基因表达没有明显影响.     

Rb、P53调控平滑肌细胞c-fos和c-jun基因表达

为研究外源性Rb和P₅₃基因导入血管平滑肌细胞后对c-fos和c-jun基因表达的调控作用,将Rb基因或P₅₃基因重组腺病毒载体转染人脐动脉血管平滑肌细胞,应用RT-PCR和免疫组化法检测c-fos、c-jun的mRNA及蛋白质表达水平,以DNA琼脂糖凝胶电泳和β-半乳糖苷酶染色分别观察细胞凋亡和细胞衰老.结果显示,野生型P₅₃基因导入可诱导平滑肌细胞凋亡,c-fos和c-jun mRNA及蛋白质表达水平显著增高.外源性Rb基因导入能促进细胞衰老,下调c-fos基因表达,但对c-jun基因表达没有明显影响.     

衰老相关新基因CSIG的cDNA克隆和功能

为了获得 2BS细胞衰老过程中表达下降的差异基因片段Y6 2的编码序列 ,以cDNA末端快速扩增法获得细胞衰老相关新基因CSIG(cellularsenescenceinhibitedgene ,细胞衰老抑制基因 )的cDNA全长 .CSIGcDNA长 196 1bp ,编码 4 90个氨基酸 ,在多种重要组织中都有不同程度的表达 ;蛋白产物位于细胞核内特定位点 ,可能在核仁中聚集 .细胞转染表明 :CSIG可抑制细胞衰老并延长细胞寿限 ,可能通过核糖体生物合成过程或基因转录调节来调控细胞衰老过程     

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.     

综述: 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.     

miR-138转录可下调p33ING1在衰老细胞中的表达

p33ING1参与了多种生物学过程,包括细胞生长抑制、凋亡、DNA损伤修复、染色质重塑等．近来研究显示,p33在细胞衰老过程中表达降低,这可能与衰老细胞的抗凋亡有关．但p33在衰老细胞中表达下调的分子机理仍不清楚．我们发现,在衰老细胞中miR-138表达升高与p33基因的表达降低密切相关．以下实验结果支持如此结论：(1)与年轻细胞相比,带p33ING1 3′UTR 报告载体荧光素酶活性在衰老细胞中降低;突变3′UTR上的miR-138结合位点可升高报告载体荧光素酶在衰老细胞中的活性;(2)在衰老细胞中miR-138的表达升高;(3)在年轻细胞中,过表达miR-138不仅可抑制带p33ING1 3′UTR 报告载体荧光素酶活性,而且下调细胞内p33ING1基因mRNA和蛋白水平.与此相反,抑制miR-138活性可升高带p33ING1 3′UTR 报告载体荧光素酶活性,并且上调细胞内p33ING1基因mRNA和蛋白水平．这些结果表明,p33ING1基因是miR-138的靶基因;在衰老过程中,miR-138表达升高, 由此导致该基因的表达降低．     

IFI16基因外来表达对喉癌细胞Hep-2的影响

将RT-PCR扩增得到的IFI16基因构建到真核表达质粒pVR1012中,得到pVR1012-IFI16重组质粒,用脂质体将其转染导入Hep-2细胞。半定量RT-PCR及Western blot检测IFI16基因在Hep-2细胞中的外来表达情况,细胞生长曲线绘制法及MTT法测定IFI16基因外来表达对Hep-2细胞增殖的影响,流式细胞术检测IFI16基因外来表达对Hep-2细胞周期及凋亡的影响。半定量RT-PCR分析结果发现,pVR1012-IFI16重组质粒转染的Hep-2细胞IFI16基因mRNA水平显著升高;Western blot分析结果发现,pVR1012-IFI16重组质粒转染的Hep-2细胞IFI16基因蛋白质表达水平显著升高;细胞生长曲线测定结果发现,第2天开始pVR1012-IFI16重组质粒转染的Hep-2细胞生长变慢,至第3天时pVR1012-IFI16重组质粒转染的Hep-2细胞生长速度明显变慢,与mock转染及空载体转染对照细胞相比差异显著（P〈0.05）;MTT测定结果发现,pVR1012-IFI16重组质粒转染Hep-2细胞48 h后,其相对活细胞数目显著降低,与mock转染及空载体转染对照细胞相比差异十分显著（P〈0.01）;流式细胞术检测结果发现,与mock转染及空载体转染对照细胞相比,pVR1012-IFI16重组质粒转染48 h后Hep-2细胞亚G0期细胞比例以及凋亡细胞比例都显著升高。上述研究结果说明,构建得到的pVR1012-IFI16重组质粒能在Hep-2细胞中外来表达IFI16基因,IFI16基因外来表达抑制Hep-2细胞增殖、阻滞Hep-2细胞周期在亚G0期并诱导Hep-2细胞发生凋亡。     

外源性Rb基因对平滑肌细胞p21基因表达的影响

应用ＲＴ－ＰＣＲ和免疫组化法测定ｐ２１ｍＲＮＡ及蛋白表达水平;蛋白质印迹法观察Ｒｂ蛋白的磷酸化;流式细胞术分析细胞周期,并以细胞形态观察和β－半乳糖苷酸染色检测细胞衰老。结果发现,外源性Ｒｂ基因导入人脐动脉血管平滑肌细胞后,诱导ｐ２１基因表达,使Ｒｂ主要怍于非磷酸化状态,引起约７０％的细胞生长停滞在Ｇ０／Ｇ１期,平滑肌细胞发生衰老。结果提示,Ｒｂ基因通过诱导ｐ２１基因表达以调节细胞周期和促进细胞衰     

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．     

TGFβ信号调控阿霉素诱导的衰老肿瘤细胞表达SA-β-gal

目的:细胞衰老是维持机体稳态的一种重要机制,表达SA-β-gal被认为是衰老细胞的一种特异性的标志,但有研究表明在衰老细胞中SA-β-gal染色阳性只是衰老细胞的溶酶体变大的结果,为了探究SA-β-gal的表达与细胞衰老之间的具体关系,我们验证了参与调节衰老细胞表达SA-β-gal的信号通路及SA-β-gal的表达情况是否会对细胞衰老的过程产生影响.方法:肿瘤细胞用低剂量的阿霉素处理24小时后,再分别给予不同的小分子抑制剂继续作用4天,观察SA-β-gal染色阳性的细胞数目及SA-β-gal表达与否对于衰老细胞在分泌细胞因子、生长阻滞等细胞生物学功能上的影响.结果:在阿霉素诱导细胞发生衰老的过程中,TGFβ抑制剂SB431542能够抑制衰老细胞表达SA-β-gal,而SA-β-gal表达的缺失并不影响细胞衰老的其他特征性改变.结论:低剂量的阿霉素作用肿瘤细胞后,细胞会进入衰老的状态.在细胞衰老的过程中,TGFβ受体Ⅰ的抑制剂SB431542可以抑制衰老细胞表达SA-β-gal,但是SA-β-gal的缺失表达并不影响细胞衰老的过程及衰老细胞的其他特性,如:不可逆的生长阻滞、分泌有活性的细胞因子等.结果表明:SA-β-gal并不能作为衰老细胞的特异性标志.     

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.     

自我失活型逆转录病毒载体在衰老基因转录调控中的应用

以自我失活型逆转录病毒载体pSIR为基础,构建了含有增强型绿色荧光蛋白报告基因的载体pSIR-EGFP和含有870bp p16启动子载体pSIR-EGFP-870.将两种病毒载体转染至包装细胞包装成病毒颗粒.病毒感染2BS靶细胞,病毒5′LTR在逆转录过程中自我灭活.通过该系统观察到p16启动子在2BS细胞衰老过程中,转录活性明显增强.结果表明,自我失活型逆转录病毒载体能很好地用于衰老基因转录调控的研究.     

组蛋白变异体HIST2H2BE通过上调p 21表达诱导细胞衰老

已知组蛋白变异体在基因转录调控、DNA修复以及凋亡等过程中起着重要作用。但组蛋白变异体在细胞衰老中的作用尚不清楚。本研究证明,组蛋白变异体HIST2H2BE可上调p 21的表达,影响细胞的衰老进程。基因芯片、半定量RT-PCR以及Real-time PCR揭示,HIST2H2BE在衰老细胞中表达升高,且其表达具有衰老特异性。在年轻成纤维细胞中过表达HIST2H2BE,可显著减少EdU掺入细胞的百分率,升高细胞衰老标志物SA-β-gal活性以及p 21的表达,提示HIST2H2BE具有细胞衰老调节作用。此外,利用siRNA抑制p 21表达,可明显衰减HIST2H2BE活化SA-β-gal。以上结果显示,组蛋白变异体HIST2H2BE是一个重要的衰老调节蛋白质,其对细胞衰老的调节依赖于p 21。该研究结果为深入探讨染色质结构改变在细胞衰老中的作用提供了新线索。     

自我失活型逆转录病毒载体在衰老基因转录调控中的应用

以自我失活型逆转录病毒载体pSIR为基础，构建了含有增强型绿色荧光蛋白报告基因的载体pSIR-EGFP和含有870bp p16启动子载体pSIR-EGFP-870.将两种病毒载体转染至包装细胞包装成病毒颗粒.病毒感染2BS靶细胞，病毒5′LTR在逆转录过程中自我灭活.通过该系统观察到p16启动子在2BS细胞衰老过程中，转录活性明显增强.结果表明，自我失活型逆转录病毒载体能很好地用于衰老基因转录调控的研究.     

消减杂交筛选2BS细胞衰老过程中差异表达基因

细胞的复制性衰老最终导致不可逆的G1 期阻滞 ,研究此过程中差异表达基因对于阐明衰老发生机制有重要意义 .分别构建年轻和衰老 2BS细胞高表达基因的消减文库 ,经点杂交筛选后共得5 3个差异表达基因 .对其中部分基因的VirtualNorthern印迹分析证实差异表达确实存在 .选择Y1 1 4和S1 1 1片段 ,以Northern印迹分析确证其表达变化 ;并通过对新生儿和老年人白细胞中二者的表达分析 ,显示二者在体内也存在与体外衰老过程相一致的随增龄表达变化 .结果在一定程度上体现了 2BS细胞衰老过程中基因表达谱的变化 ;首次报道了TSSC3(tumorsuppressingsubtransferablecandidate 3)、hnRNPK (heterogeneousnuclearribonucleoproteinK)等基因在成纤维细胞衰老时发生差异表达 ;通过对Y1 1 4和S1 1 1在体内衰老时的表达分析 ,显示体内和体外衰老有一定的相关性     

胸苷激酶基因在人二倍体成纤维细胞衰老过程中的表达调控

为研究人胸苷激酶 (humanthymidinekinase ,hTK)基因在复制衰老细胞及早衰细胞中表达下调的分子机制 ,构建了含hTK启动子的荧光素酶报告基因载体 .转染结果显示 ,复制衰老细胞与早衰细胞中hTK启动子的转录活性比年轻细胞中下降了近 3倍 ,表明转录水平的调控是hTK在衰老细胞中表达下降的主要调控机制 .定点突变的结果显示 ,转录因子Sp1、NF Y结合位点的突变可使hTK启动子活性降低近 5 0 % ,而E2F结合位点的突变可使其活性升高 2倍多 ,提示Sp1和NF Y是hTK基因的转录活化因子 ,而E2F为转录抑制因子 .电泳迁移率变更实验发现 ,与年轻细胞相比 ,Sp1、NF Y与hTK启动子的DNA结合活性在复制衰老细胞和早衰细胞中无明显改变 ,提示转录活化因子Sp1、NF Y并非hTK在衰老细胞中下调的主要因素 .染色质免疫共沉淀结果显示 ,在细胞内Rb结合在hTK启动子上 ,且同年轻细胞相比 ,复制衰老细胞及早衰细胞中的hTK启动子结合着更多的Rb ,这提示细胞衰老过程中Rb的去磷酸化可能与hTK基因在衰老过程中的下调有关 .     

主要干性基因与衰老相关基因表达水平的相互拮抗关系

目前广泛地利用传统的体细胞衰老理论和方法对成体干细胞衰老进行研究,忽视了成体干细胞特有的自我更新功能和相应的干性基因的作用.干性基因的下调可能是导致间充质干细胞衰老的主要原因.通过查阅相关资料发现主要干性基因与衰老相关基因表达水平的相互拮抗关系,这体现在以下4个方面:a.干细胞衰老伴随着干性基因的下调;b.干性基因表达抑制细胞的衰老;c.干性基因抑制衰老相关基因的表达;d.抑制衰老相关基因促进干性基因的表达.干性基因与衰老相关基因的表达水平存在相互拮抗关系,这为成体干细胞衰老可能源于成体干细胞的干性降低的观点提供了坚实的分子基础.