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有机阳离子转运体OCT2(organic cation transporter, member2,OCT2/SLC22A2)是人肾小管表皮细胞中含量最为丰富的有机阳离子转运体,在小分子有机阳离子类内源性及外源性化合物的肾小管分泌与重吸收过程中发挥重要作用。本研究通过对肾细胞癌(renal cell carcinoma, RCC)患者的肾肿瘤组织及配对的正常肾组织进行分析,发现OCT2转运体在RCC肿瘤组织中的蛋白表达几乎完全丢失。转录水平的抑制是OCT2转运体蛋白表达丢失的重要原因之一。表观遗传修饰在基因的转录调控中发挥重要作用。DNA甲基化和组蛋白修饰是目前研究最为深入的表观遗传调控机制。通过对RCC肿瘤组织和配对正常组织中OCT2基因启动子区进行DNA甲基化分析和组蛋白修饰表征后发现,正常肾组织中OCT2基因启动子区的DNA甲基化水平低,转录激活相关的组蛋白修饰H3K4Me2、H3K4Me3、H3K18Ac和H3K27Ac在转录起始位点(Transcription start site, TSS)附近富集。RCC肿瘤组织中,OCT2基因启动子区DNA甲基化整体水平普遍高于正常肾组织,其中部分CpG位点(包括近端启动子E-Box位点)的异常高甲基化与该基因在RCC肿瘤组织中转录抑制相关。同时,RCC肿瘤组织中,OCT2基因TSS附近的上述转录激活相关的组蛋白修饰水平降低。我们以OCT2基因沉默表达的肾癌细胞系为模型,进一步揭示DNA甲基化对OCT2基因转录的影响。研究发现,DNA甲基化抑制剂5-氮杂-脱氧胞苷(5-Aza-2’-deoxycytidine,5-Aza-dC)可以降低OCT2基因启动子区CpG岛(CpG island, CGI)的甲基化水平,并且显著诱导原发性肾癌细胞中OCT2基因的转录以及蛋白表达,恢复RCC细胞对OCT2转运体底物的摄取。报告基因实验发现启动子DNA甲基化可以抑制OCT2基因启动子在HEK293细胞中的基础转录活性。为解析DNA甲基化与组蛋白修饰在OCT2基因转录调控中的关系,我们考察了DNA去甲基化对786-0细胞中OCT2基因TSS附近组蛋白修饰的影响。786-0细胞经5-Aza-dC处理后,随着OCT2基因启动子CGI甲基化水平的降低,该基因TSS附近H3K4甲基化修饰水平显著提升。因此,我们推测,DNA甲基化可能通过阻碍负责H3K4甲基化修饰的蛋白在OCT2基因启动子相关染色质区域的结合,降低H3K4甲基化修饰水平。报告基因实验证实了我们的猜想。研究发现,转录因子c-Myc和负责H3K4三甲基化修饰的MLL对OCT2基因启动子区有转录激活作用。MLL对OCT2基因启动子的转录激活作用一方面依赖于其催化H3K4Me3修饰的活性中心,另一方面依赖于OCT2基因启动子区两个E-Box位点的完整性。DNA甲基化能阻遏c-Myc和MLL对OCT2基因启动子的转录激活功能。综合以上结果,我们推测,启动子CGI高甲基化可能是肾细胞癌中OCT2基因转录抑制的直接诱因(或之一)。DNA甲基化、组蛋白修饰和转录因子三者在调控OCT2基因转录过程中的关系可能如下：c-Myc参与招募MLL至OCT2基因启动子区,使其在OCT2基因启动子区建立H3K4Me3修饰,促进转录起始。肾细胞癌组织中OCT2基因启动子CGI的高甲基化,阻碍c-Myc对OCT2基因近端启动子区E-Box位点的结合,进而减少MLL在OCT2基因启动子上的募集,影响转录起始位点附近H3K4Me3组蛋白修饰的建立,阻抑转录起始。鉴于OCT2转运体在肾小管上皮细胞对铂类抗肿瘤药物尤其是奥沙利铂的摄取中发挥主导作用,我们推测OCT2的表达丢失可能是肾细胞癌对奥沙利铂耐药的机制之一,降低RCC细胞中的DNA甲基化水平诱导OCT2表达,可能会增强奥沙利铂对RCC细胞的毒性。体外实验结果表明,DNA抑制剂类抗癌药物地西他滨与奥沙利铂合用可以协同增强化学药物对原发性肾癌细胞系769-P和786-0的抗肿瘤效应,且协同效应与地西他滨对肾癌细胞中OCT2的诱导表达相关。因此,本研究对于临床上肾细胞癌的联合用药治疗具有积极的指导意义。