细胞周期受各种细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶（Cyclin dependent kinases,CDKs）/细胞周期蛋白（Cyclins）复合体的严格调控,细胞周期调控机制出现异常与衰老、动脉硬化、阿尔兹海默症、肿瘤等各种疾病的发生发展紧密相关,所以至今对细胞周期的研究依然十分重要。癌症死亡率世界排名第二,严重影响人们生命安全和生活水平。细胞周期调控出现异常便会使细胞摆脱了严密的控制进入无限循环,是肿瘤发生发展的最基本原因。p21几乎可以和所有的Cyclins/CDKs复合体结合,抑制复合体功能,对准确的细胞周期运转十分重要。在许多肿瘤组织中p21的表达量都表现为显著降低,并且p21很少发生突变,因此阐明它的表达调控机制对深入理解细胞周期紊乱与肿瘤发生发展的关系极为重要。因此,课题组构建了一个包含3,354个shRNA表达载体的shRNA文库并利用含有p21启动子的报告基因体系,进行针对p21转录调控的高通量筛选。通过该筛选我们发现了多个新的p21上游调控因子。本论文中,我们针对通过上述筛选体系发现的p21后补抑制因子中的XBP1及ZER6对p53和p21的分子调控机制进行详细、深入的研究;同时也揭示了它们在肿瘤发生发展中的作用。XBP1基因通过剪切产生两种剪切体,既非剪切体（XBP1-u）和剪切体（XBP1-s）。XBP1-s在非折叠蛋白反应中起到关键作用;而XBP1-u一直被认为是XBP1-s的前驱体,有关其独特作用的报道极少。然而通过研究,我们发现XBP1-u是一个极为重要的p21负调控因子,它能抑制p21的转录活性,而XBP1-s对此通路没有明显的调控作用。XBP1-u的缺失可显著诱导细胞周期G₀-G₁期阻滞并抑制肿瘤细胞增殖,最终显著降低肿瘤细胞形成肿瘤的能力。同时,XBP1-u在临床结肠癌组织中呈高表达。这些结果提示了XBP1-u与细胞周期调控以及肿瘤发生发展密切相关。通过进一步的机制解析我们阐明了XBP1-u调控p21的详细分子机制,XBP1-u能结合鼠双微基因2（MDM2）并稳定其蛋白质。MDM2是p53的关键负调控因子,它通过泛素化p53导致p53蛋白质被蛋白酶体降解;而MDM2蛋白质本身能通过形成同源二聚体诱导自我泛素化,导致其蛋白质降解。XBP1-u通过与MDM2的结合,与MDM2形成异源二聚体,阻碍了MDM2同源二聚体的形成,抑制了MDM2的自我泛素化和降解,使MDM2的蛋白质更加稳定。XBP1-u在结合并稳定MDM2后被MDM2带入细胞核中,与MDM2/p53形成了一个复合体,与MDM2一起共同作用于p53的泛素化,促进p53蛋白质降解。另外,我们证实了XBP1-u是通过C端与MDM2结合,而XBP1-u的C端正是XBP1-u与XBP1-s不同的区域,也进一步提示了只有XBP1-u对p53有抑制作用的原因。总之,XBP1-u的功能远远不止是作为XBP1-s的前体,相反,它参与了基本的生物过程。此外,本研究为MDM2/p53通路的调控提供了新的思路。筛选出的另一个p53/p21通路的新调控因子是ZER6。ZER6是一种具有两种亚型,即p52-ZER6和p71-ZER6的锌指蛋白,有关它的生理作用及调控机制的研究目前处于空白状态,它在肿瘤中的表达水平及作用机制等也尚未有报道。我们发现p52-ZER6在结肠癌组织中呈高表达,且其表达水平与结肠癌患者的生存率密切相关。p52-ZER6通过增强MDM2/p53复合物稳定性促进p53的泛素化,从而抑制p21的表达;而敲减p52-ZER6则诱导细胞周期在G₀-G₁期停滞,抑制肿瘤细胞增殖以及肿瘤发生发展。同时,p71-ZER6对p53/p21通路是没有调控作用的。p52-ZER6的N端含有一个截断的KRAB结构域（tKRAB）,而p71-ZER6的N端则含有一个完整的KRAB结构域以及HUB-1结构域。通过深入分析,我们证实了tKRAB结构域可以直接与p53结合,导致p53的泛素化;而p71-ZER6N端因含有的HUB-1结构域则阻碍了其结合和调控功能。综上所述,本课题对上述两个p53/p21通路新调控因子的分子机制及它们在肿瘤发生发展中的作用进行了详细的解析,这些结果对深入理解p53/p21通路的调控机子极为重要,也为进一步的肿瘤靶向治疗提供新的后补因子及理论依据。此外,本课题也证明了上述高通量筛选结果的可靠性,对高通量筛选出的后补因子进行进一步解析对完善p53/p21通路调控机制的理解具有十分重要的意义。