Zic1基因启动子高甲基化及其胃癌抑制作用的分子机制研究

背景和目的： 我们前期采用cDNA微阵列分析和启动子甲基化检测发现ZIC1基因在胃癌细胞中沉默表达或显著表达显著下调，这种低表达现象与启动子高甲基化相关。本课题探讨ZIC1在胃肠癌中的表达情况及其DNA启动子甲基化状态，进一步研究ZIC1对胃癌细胞生物学行为的影响及其对关键信号通路的调控机制，并筛选ZIC1调控的可能下游靶基因。.方法：用甲基化特异性PCR(MSP)检测37例胃癌、40例结肠癌及癌旁正常组织的ZIC1 基因启动子区DNA甲基化情况。Transwell试验检测ZIC1对胃癌细胞生物学行为（细胞增殖、迁移及侵袭）的影响。采用流式细胞仪分析过表达ZIC1后胃癌细胞周期和细胞凋亡的变化，采用Western blot检测细胞周期相关蛋白(p21, p27, cyclinD1)和细胞增殖MAPK、PI3K信号通路关键蛋白(Akt, Erk1/2)的变化。通过建立外源性过表达ZIC1胃癌细胞株，探讨其对Shh蛋白表达的影响；进一步利用Cyclopamine阻断Shh信号通路，研究对细胞周期关键蛋白(p21, cyclinD1)的表达及其对胃癌细胞迁移的影响。利用基因表达谱芯片技术检测筛选ZIC1可能的下游调控基因，并对其中差异表达基因进行Q-PCR验证。.结果：ZIC1在7株胃癌细胞、6株结肠癌细胞中沉默表达或显著表达下降。经过5-aza去甲基化药物处理后，其中5个胃癌细胞株、3个结肠癌细胞株恢复表达ZIC1基因。MSP检测发现胃癌（94.6%，35/37）、结肠癌组织（85%，34/40）发生ZIC1启动子高频率甲基化，而癌旁正常组织没有发生甲基化。过表达ZIC1抑制胃癌细胞增殖、迁移和侵袭。过表达ZIC1显著抑制Akt、Erk1/2磷酸化水平，进一步调控了细胞周期相关蛋白p21,p27 和cyclin D1的表达，从而调控胃癌细胞周期G1/S 检测点。通路抑制剂阻断Shh下游分子可以影响胃癌细胞p21和cyclinD1表达，并抑制细胞迁移。ZIC1可能通过调控胃癌细胞周期、增殖、迁移和转录调控等相关下游功能基因，从而发挥重要生物学功能。.结论：ZIC1在胃癌、结肠癌细胞的沉默表达或者低表达，并与DNA启动子的高甲基化有关。ZIC1可能通过抑制PI3K 、MAPK和Shh信号通路及其下游分子，从而抑制胃癌的发生发展。