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PDSS2是CoQ10合成途径中的第一个关键酶,与多种代谢疾病、肾病有关。据报道,PDSS2在多种类型的肿瘤中表达下调,抑制癌细胞的增殖和迁移,是一种潜在的肿瘤抑制基因。然而,PDSS2基因表达的调控机制仍不清楚,有待深入研究。在本研究中,我们首次鉴定了PDSS2基因的启动子区域,并证明Sp1抑制肺癌细胞中PDSS2基因的转录和表达。(1)PDSS2基因启动子结构分析首先我们对UCSC基因组数据库进行深入检索和挖掘,发现PDSS2基因位于人染色体6q21上,包含8个外显子,7个内含子。根据ENCODE组蛋白修饰数据显示,转录延长标记H3K36me3在PDSS2基因体内富集。ChromHMM染色质状态数据也表明PDSS2基因在细胞中转录活跃。另外,PDSS2基因第一外显子和第一内含子的5’区含有典型的CpG岛并被标记为DNase I超敏和H3K4me3,提示PDSS2基因启动子位于其第一外显子附近。(2)PDSS2启动子区域的鉴定采用PCR介导的克隆技术构建了4个包含PDSS2基因转录起始位点附近2031 bp序列的双荧光素酶报告基因重组体。瞬时转染A549细胞和H1299细胞,双荧光素酶报告基因活性检测表明,4个荧光素酶报告基因重组体均具有显著活性,PDSS2的核心启动子位于其转录起始点附近202 bp区域。(3)PDSS2启动子序列分析及同源性分析为了进一步探索PDSS2基因潜在的顺式作用调控元件,我们对PDSS2启动子的转录因子结合位点进行了预测。结果表明,PDSS2启动子含有Sp1、OCT-1、CATA-1等常规转录因子的结合位点。此外,同源性分析表明,PDSS2启动子序列在人类、小鼠和大鼠三种物种中进化高度保守,提示Sp1可能是PDSS2基因转录的一个重要调节因子。(4)Sp1抑制PDSS2的表达将Sp1过表达质粒与PDSS2荧光素酶报告基因载体共转染A549和H1299细胞。双荧光素酶报告基因活性检测显示,过表达Sp1后四个重组体活性显著降低。另外,在H1299细胞中瞬时转染Sp1过表达质粒,采用定量RT-PCR和Western Blot技术检测发现PDSS2在mRNA和蛋白水平的表达均受到显著抑制。这些结果表明Sp1抑制PDSS2基因的转录和表达。(5)PDSS2核心启动子中Sp1结合位点的功能分析分别对PDSS2核心启动子的4个Sp1结合位点引入点突变。荧光素酶报告基因分析显示,破坏任意Sp1结合位点都导致PDSS2核心启动子活性显著降低,并使Sp1丧失对PDSS2启动子活性的抑制作用。这些结果表明,PDSS2核心启动子区域的4个Sp1结合位点不仅对其核心启动子组成性活性至关重要,对于Sp1介导的PDSS2转录抑制也是必不可少的。此外,染色质免疫沉淀实验表明,Sp1在细胞内与PDSS2核心启动子区域结合,表明Sp1直接调控PDSS2基因。(6)Sp1对PDSS2基因组成性表达至关重要选择Sp1抑制剂MitA处理A549和H1299细胞,荧光素酶报告基因活性检测显示,A549和H1299细胞中PDSS2启动子活性均显著降低。采用定量RT-PCR和Western Blot技术检测A549和H1299细胞中内源性PDSS2表达,结果显示PDSS2在mRNA和蛋白水平的表达均受到显著抑制。这些结果表明Sp1是PDSS2基因在细胞中基本组成性表达的必要转录调节因子。综上,本研究首次确定了PDSS2基因的启动子区域,证实了Sp1抑制肺癌细胞中PDSS2基因的转录并对维持PDSS2的组成性表达起重要作用。本研究为深入研究PDSS2转录调控机制奠定了坚实基础,对于进一步阐明PDSS2在肺癌等恶性肿瘤发生发展中的功能、分子机制和靶向诊疗价值具有积极的理论和现实意义。