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一、研究背景:细胞发生上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)是结肠癌细胞获得侵袭和转移能力的主要原因。癌细胞发生EMT的主要生物学标志之一是上皮钙粘蛋白(epithelial cadherin,E-cadherin)表达降低。以往对结肠癌细胞发生EMT的机制研究主要集中在相关转录因子对E-cadherin的基因转录水平调节,而对于组蛋白结构重塑的表观遗传调控机制尚未完全阐明。本研究证明,组蛋白去甲基化酶UTX(ubiquitously transcribed tetratricopeptide repeat on chromosome X)通过催化三甲基化的组蛋白H3赖氨酸K27(tri-methylated histone 3 lysine 27,H3K27me3)发生去甲基化,正向调控了人结肠癌细胞HCT-116中E-cadherin的表达,即抑制UTX表达后,E-cadherin的表达下调,而过表达UTX可以促进E-cadherin的表达。此外,过表达UTX能够抑制HCT-116细胞的迁移和侵袭能力。我们证明了UTX能够通过对H3K27me3的去甲基化作用抑制H3K27me3在E-cadherin基因启动子区的富集,进而激活E-cadherin的表达。同时,UTX能够通过与组蛋白乙酰转移酶CBP(CREB-binding protein)的相互作用促进CBP与E-cadherin基因启动子的结合,进而促进乙酰化的H3K27(acetylated histone 3 lysine27,H3K27ac)与E-cadherin基因启动子结合并激活E-cadherin的表达。由此我们得出结论,UTX促进E-cadherin表达的分子机制是通过促进H3K27me3去甲基化和H3K27乙酰化,进而将E-cadherin基因启动子的转录抑制状态转变为转录激活状态实现的。本研究不仅探索了在HCT-116细胞中UTX调控E-cadherin的分子机制,而且也为未来开展以UTX为靶点的结肠癌分子靶向治疗提供新的理论依据。二、目的:明确UTX对人结肠癌细胞E-cadherin表达的调控作用并探索其分子机制。三、材料和方法:1、人结肠癌细胞株HCT-116用于相关表型研究;2、UTX过表达质粒、si RNA-UTX用于相关功能研究;3、染色质免疫沉淀、蛋白质免疫共沉淀用于分子机制研究。四、结果:1、UTX正向调控人结肠癌细胞E-cadherin的表达。在HCT-116细胞中检测的十四种组蛋白甲基化修饰酶中,有五种组蛋白甲基转移酶和三种组蛋白去甲基化酶相对高表达。抑制UTX表达后,E-cadherin的m RNA和蛋白质表达显著降低,而过表达UTX则能够显著促进E-cadherin的m RNA和蛋白质表达。2、UTX抑制人结肠癌细胞的迁移和侵袭能力。抑制UTX表达后,HCT-116细胞的迁移和侵袭能力显著增强。然而,过表达UTX后,HCT-116细胞的迁移和侵袭能力被显著抑制。3、H3K27me3介导了UTX对E-cadherin的调控作用。抑制UTX表达后,H3K27me3的表达显著上调。相反,过表达UTX能够显著抑制H3K27me3的表达,说明H3K27me3可能是介导UTX调控E-cadherin表达的下游分子。实验结果也说明了抑制UTX表达能够促进H3K27me3与E-cadherin基因启动子的结合,而过表达UTX则能够抑制H3K27me3与E-cadherin基因启动子的结合。4、UTX抑制EZH2/SUZ12与E-cadherin基因启动子的结合。抑制UTX表达能够促进组蛋白甲基转移酶EZH2和SUZ12与E-cadherin基因启动子的结合。相反,过表达UTX则能够抑制EZH2和SUZ12与E-cadherin基因启动子的结合。5、UTX促进H3K27ac和CBP与E-cadherin基因启动子的结合。抑制UTX表达能够抑制H3K27ac与E-cadherin基因启动子的结合。相反,过表达UTX则能够促进H3K27ac与E-cadherin基因启动子的结合。此外,抑制UTX表达能够抑制组蛋白乙酰转移酶CBP与E-cadherin基因启动子的结合,而过表达UTX则能够促进CBP与E-cadherin基因启动子的结合。免疫共沉淀结果说明,UTX与CBP存在蛋白质分子间的相互作用。五、结论:1、UTX正向调控人结肠癌细胞E-cadherin的表达;2、UTX通过调控E-cadherin的表达抑制人结肠癌细胞的迁移和侵袭能力;3、UTX是治疗结肠癌侵袭转移的潜在靶点。