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目的:生长分化因子11(growth differentiation factor 11,GDF11)又称为骨形态发生蛋白11(bone morphogenetic protein 11,BMP11),既属于TGFβ超家族成员,也属于骨形态蛋白亚家族蛋白。其在肾脏、脾脏、肌肉、胰脏、小肠和发育的神经等组织中广泛表达,并循环于血液中,随年龄增加而减少表达。早期胚胎发育中,GDF11通过负向调节MAPK/AKT/mTOR信号通路,参与骨骼、肾脏、胰腺、视网膜、嗅神经等组织器官的形成和分化,被认为是胚胎正常发育的关键信号分子。近年来,研究发现GDF11在改善大脑认知、逆转心肌肥厚、调节骨骼肌代谢等方面具有非常重要的功能,显示出GDF11在调解细胞老龄化中具有极其重要的生物学功能以及潜在的应用价值。目前,GDF11的生物学功能并未研究清楚,尤其是在肿瘤细胞中的功能,鲜见报道。本研究以常见的肺正常细胞和肿瘤细胞作为研究对象,观察GDF11在肺细胞中的表达谱;探索GDF11表达与电离辐射之间的关系;探究外源上调表达GDF11对肺癌细胞放射敏感性的影响。本实验旨在揭示GDF11在增强肺癌放射敏感性的功能及分子作用机制。方法:1.选用肺常见细胞H1299、A549、BEAS-2B和HBE细胞株,通过western blot实验检测GDF11蛋白表达。2.对细胞进行X射线照射处理后,western blot检测GDF11蛋白表达的变化。3.设计合成GDF11的引物序列,经RT-PCR合成目标基因片段。pcDNA3.1质粒经双酶切后与GDF11片段连接,目的质粒经琼脂糖凝胶电泳验证,同时测序验证其准确性。脂质体法将构建的pcDNA3.1-GDF11质粒转染A549细胞,western blot实验检测细胞中GDF11蛋白表达变化,确定其是否成功表达。4.分别用构建的GDF11质粒转染,X线照射和GDF11联合X线照射处理A549细胞,通过克隆形成实验观察细胞的放射敏感性;MTT实验分析GDF11高表达对A549细胞生长和增殖方面的影响;Annexin V/PI凋亡试剂及流式细胞仪分析技术检测细胞凋亡情况;western blot实验检测凋亡相关蛋白Puma,Bcl-2,Bax的表达。结果:1.HBE、BEAS-2B、H1299和A549细胞中均有內源性GDF11的表达,但不同细胞GDF11表达不同,其中正常细胞中GDF11的表达要高于肿瘤细胞。2.GDF11是可受电离辐射诱导表达的基因。在时间方面,电离辐射后,GDF11的表达在48h内随着时间的增加而增加;剂量方面,GDF11的表达在0~6Gy内随着剂量的增加而增加。3.成功构建GDF11表达载体并成功转染A549细胞,通过western blot验证表达结果,过表达率为200%。4.克隆形成实验证实,A549细胞转染GDF11后与对照组相比,其克隆形成率明显降低,放射敏感性增加32%;MTT实验显示,GDF11明显抑制A549细胞的生长,抑制率为22.3%;流式细胞仪检测显示,在24h时,GDF11转染组的凋亡率为27.17%,高于对照组的18%,在48h时,GDF11联合照射组的凋亡率为39.63%,高于照射组的34.99%;western blot检测显示,抗凋亡蛋白Bcl-2表达显著下调,促凋亡蛋白Puma和Bax表达上调。结论:1.HBE、BEAS-2B、H1299和A549细胞中均存在GDF11。2.GDF11的表达受到电离辐射的诱导,且具有时间和剂量效应。3.成功构建GDF11表达载体并成功转染A549细胞。4.GDF11过表达明显抑制A549细胞的生长,并通过下调Bcl-2蛋白的表达,上调促凋亡蛋白Bax和Puma蛋白的表达从而促进A549细胞的凋亡以及辐射敏感性。