Rb 和 E2f8 协同促进红细胞终端分化的分子机制研究

Anemia is a common and complex disease. It seriously impacts on patients’ quality of life. Previous studies showed that ineffective erythropoiesis resulted from defective erythroid terminal differentiation is one of the major causes of anemia, and that Rb can cooperate with E2f members with a Rb binding domain to regulate erythroid terminal differentiation. Using our recently established conditional knockout mouse models, we discovered that although Rb does not bind to E2f8, which lacks the Rb binding domain, it can functionally synergize with E2f8 to down-regulate E2f2-mediated aberrant transcriptional activities and to promote erythroid terminal differentiation. However, the precise molecular mechanism underlying the synergy remains unresolved. We propose that Rb and E2f8 synergize to down-modulate E2f2-dependent aberrant target gene activation by the ability of Rb to bind and inhibit E2f2, and the ability of E2f8 to compete with E2f2 on binding sites of target gene promoters. The current proposal aims at understanding how Rb and E2f8 synergize to down-modulate E2f2-dependent transcriptional activation, and identifying key E2f targets that are responsible for the synergy. The proposed study may not only allow us to understand how Rb and E2f8 synergize to promote erythroid terminal differentiation, but also provide scientific basis and guidelines for the prevention, diagnosis, and treatment of anemia resulted from defective erythroid terminal differentiation.

贫血是一类很常见但很复杂的人类疾病。它严重影响患者的身心健康。前期研究表明，红细胞终端分化缺陷引起的红细胞生成障碍是贫血病的主要原因之一， 而Rb和能与它结合的E2f在红细胞终端分化中发挥重要作用。利用我们建立的小鼠模型，我们发现尽管Rb和E2f8不能结合，它们在功能上可协同下调E2f2-介导的异常转录活性、促进红细胞终端分化。但是，这一协同作用的分子机制目前尚不清楚。 我们推测：Rb和E2f8通过以下方式来协同下调E2f2介导的靶基因表达：Rb通过直接结合来抑制E2f2，而E2f8通过与E2f2竞争结合靶基因的启动子来下调E2f2的转录活性。本课题旨在阐明Rb与E2f8协同促进红细胞终端分化的分子机制，并筛选出对这一协同作用起关键作用的靶基因。该研究不仅让我们确定Rb和E2f8协同促进红细胞终端分化的分子机制， 而且为红细胞生成障碍性贫血的早期预防、诊断和治疗提供科学依据及分子标志物。

本课题旨在阐明Rb与E2f8协同促进红细胞终端分化的分子机制，并筛选出对这一协同作用起关键作用的E2f靶基因。利用组织特异性多基因敲除小鼠模型、全基因转录组分析及多层次生物信息学数据分析，我们筛选出13个E2f靶基因作为Rb、E2f8协同作用的关键靶基因，并最终筛选出一个关键细胞周期调控基因Ccng 1作为Rb、E2f8协同作用的最关键靶基因。另外，我们还发现：尽管Rb敲除小鼠或E2f8敲除小鼠都不发生恶性肿瘤，小部分老年Rb和E2f8双基因敲除（DKO）小鼠的脾脏发生弥漫大B细胞淋巴瘤（DLBCL），提示Rb和E2f8可协同抑制DLBCL的发生。有趣的是，大部分老年E2f2敲除小鼠的脾脏也发生DLBCL，而Rb、E2f8及E2f2三基因敲除诱发恶性程度更高的DLBCL，表现为DLBCL发生的频率更高、发病年龄更小以及通常是多个淋巴器官发病。这些结果显示，与E2f2介导Rb/E2f8协同促进红细胞终端分化的作用完全相反，E2f2可和Rb及E2f8协同抑制DLBCL的发生，并提示E2f2在正常发育（即红细胞终端分化）及恶性肿瘤发生（即DLBCL的形成）过程中可以两种完全相反的方式介导Rb/E2f8的协同作用。值得一提的是，E2f2 KO小鼠的DLBCL细胞增殖能力增强、细胞凋亡水平下降，而Chek1很可能是E2f2抑制DLBCL发生的关键E2f靶基因。综上所述，这些结果可为红细胞生成障碍性贫血的早期预防、诊断和治疗提供科学依据及分子标志物。重要的是，我们新建立的DLBCL转基因小鼠模型将会大力缓解DLBCL缺少合适的转基因小鼠模型这一科研瓶颈，进而有望为临床预后较差的DLBCL患者提供更有效的治疗方案。

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