Pol II停滞对hTERT基因表达调控的作用研究

Telomerase is the most important way to keep the telomere length. The telomerase activity can only be detected in embryonic stem cell and in most cancers because of its gene expression regulation. The coding gene for telomerase is hTERT, and its mRNA can undergo alternative splicing, resulting in different telomerase activity, which is considered one of the telomerase activity regulation pathway. The gene expression and alternative splicing regulation mechanism of hTERT is not well understood hitherto. Recently, Pol II stalling catched much attention for its role in transcription initiation and alternative splicing. It regulates genes involved in embryonic development and stimuli response, and hTERT happens to belonging these areas. Therefore, we planed to explore the role of Pol II stalling in hTERT gene expression and alternative splicing, trying to explain the telomerase gene gexpression regulation mechanism in a novel way.

端粒酶是维持细胞端粒长度的重要途径,而端粒酶（hTERT）主要在人类胚胎干细胞及大部分肿瘤细胞中表达。干细胞分化过程中细胞失去端粒酶活性，而在癌症发生或者T细胞激活过程中又重新激活端粒酶的表达，这提示端粒酶的表达与细胞增殖能力紧密相关。目前对于控制端粒酶基因表达的机制尚不清楚。近期，Pol II停滞对基因表达的影响颇受研究人员的关注，它主要调控胚胎发育及刺激响应相关基因的表达及mRNA的剪接。hTERT是胚胎发育所必须的基因，也能够被诱导表达，同时受到mRNA剪接的调节。我们的前期结果表明，hTERT的表达可能受到Pol II 停滞的调节。本项目拟从Pol II停滞着手深入研究hTERT基因表达与细胞分裂增殖能力的关系，并深入探讨调控hTERT表达的分子机制，寻找控制端粒酶表达的关键因子。

hTERT是端粒酶的逆转录催化组分，在绝大部分癌细胞表达，而在正常细胞中不表达。研究表明hTERT还可以通过调控基因的表达行使端粒酶以外的功能。然而，目前还没有关于hTERT调控的基因表达谱的报道。因此，在本研究中我们在不表达端粒酶的细胞系U2OS和VA-13中异位表达野生型的hTERT和不具有端粒酶活性的hTERT突变体，然后采用RNAseq的方法检测差异表达的基因，并用Q-PCR验证。结果发现hTERT在不同细胞中引起不同基因的差异表达，这表明hTERT通过间接的方式影响基因表达，而且具有细胞特异性。此外，功能实验表明hTERT可以促进肿瘤细胞的粘附和迁移。该研究为hTERT促进肿瘤发生提供了新证据。.端粒结构的存在可以避免染色体末端被识别为双链断裂。同时，端粒DNA富含G/C的重复序列容易受到攻击产生DNA损伤。关于细胞如何平衡DNA末端保护和端粒DNA损伤修复的需求目前尚不清楚。在本研究中我们发现在增殖细胞中端粒DNA断裂可以有效修复。我们采用CRISPR/Cas9技术在端粒产生了特异的DNA断裂，结果发现端粒DNA的损伤修复通过姐妹染色单体或者染色体间的同源重组完成。这些发现表明端粒DNA的损伤是细胞增殖依赖的，而且通常在端粒酶阳性细胞中被抑制的端粒同源重组在发生损伤的情况下可以被激活。

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