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在细胞应对如DNA损伤、原癌基因活化或细胞非正常增殖时，p53作为重要的肿瘤抑制因子被迅速激活并诱导下游一系列靶基因的表达，同时触发多个细胞程序，从及时反应如DNA修复和细胞周期停滞到最终命运的决定如细胞死亡(凋亡)和永久性细胞周期停滞(细胞衰老)，使细胞免于恶性增殖。p53对下游基因的调控过程中，有很多p53的协同调节因子通过p53信号通路在癌症发生过程中起着重要作用。但是目前对于p53协同调节因子的研究并不深入。
本文首先在结肠癌细胞系HCT116中加入5-氟尿嘧啶(5-FU)和MDM2抑制剂Nutlin-3a激活p53信号通路。同时通过RNA-seq和p53ChIP-seq实验，找到了523个p53直接结合并且表达有变化的基因，将其定义为p53直接调控的基因，其中有286个基因是我们新发现的。随后对p53ChIP-seq数据进一步分析找出了p53结合下游基因的DNA序列并与HOCOMOCO数据库里其他转录因子结合的DNA序列进行比对，预测了几十个可以与p53协同调控下游基因的转录因子。我们挑选了10个预测的因子并设计了对应的siRNA,通过筛选找到了GLIS2可以抑制p53靶基因PUMA的表达。核质分离、免疫荧光以及GLIS2ChIP-seq证明了GLIS2定位在细胞核内，同时可以直接结合在PUMA的启动子区域。为了进一步分析GLIS2调控PUMA的分子机制，我们通过ChIP-seq研究了敲低GLIS2后p53、H3K27ac、H3K4me1和H3K4me3在染色质上的分布，结果表明GLIS2抑制p53在PUMA启动子区域的结合以及PUMA增强子区域H3K27ac的修饰。另外，敲低GLIS2促进p300在PUMA增强子上的结合，且p300的mRNA水平和蛋白水平随着GLIS2的敲低会有所上升。说明GLIS2抑制PUMA增强子的活化可能是通过抑制p300在增强子上的结合造成的。细胞水平实验表明，GLIS2会抑制结肠癌细胞HCT116的凋亡，同时GLIS2会促进HCT116的增殖和迁移以及细胞的成瘤能力。结合TCGA和GEO数据分析，我们发现GLIS2在结直肠癌和其他癌组织中都有高表达，并且GLIS2高表达的病人预后更差，这些结果表明GLIS2在癌症中作为原癌基因起作用。
综上所述，我们的研究一方面揭示了GLIS2对PUMA调控的分子机制，另一方面鉴定了GLIS2是结直肠癌中的原癌基因，为结直肠癌的药物开发提供了新的靶点，同时，GLIS2也可能作为结直肠癌诊断治疗的靶标。
本文首先在结肠癌细胞系HCT116中加入5-氟尿嘧啶(5-FU)和MDM2抑制剂Nutlin-3a激活p53信号通路。同时通过RNA-seq和p53ChIP-seq实验，找到了523个p53直接结合并且表达有变化的基因，将其定义为p53直接调控的基因，其中有286个基因是我们新发现的。随后对p53ChIP-seq数据进一步分析找出了p53结合下游基因的DNA序列并与HOCOMOCO数据库里其他转录因子结合的DNA序列进行比对，预测了几十个可以与p53协同调控下游基因的转录因子。我们挑选了10个预测的因子并设计了对应的siRNA,通过筛选找到了GLIS2可以抑制p53靶基因PUMA的表达。核质分离、免疫荧光以及GLIS2ChIP-seq证明了GLIS2定位在细胞核内，同时可以直接结合在PUMA的启动子区域。为了进一步分析GLIS2调控PUMA的分子机制，我们通过ChIP-seq研究了敲低GLIS2后p53、H3K27ac、H3K4me1和H3K4me3在染色质上的分布，结果表明GLIS2抑制p53在PUMA启动子区域的结合以及PUMA增强子区域H3K27ac的修饰。另外，敲低GLIS2促进p300在PUMA增强子上的结合，且p300的mRNA水平和蛋白水平随着GLIS2的敲低会有所上升。说明GLIS2抑制PUMA增强子的活化可能是通过抑制p300在增强子上的结合造成的。细胞水平实验表明，GLIS2会抑制结肠癌细胞HCT116的凋亡，同时GLIS2会促进HCT116的增殖和迁移以及细胞的成瘤能力。结合TCGA和GEO数据分析，我们发现GLIS2在结直肠癌和其他癌组织中都有高表达，并且GLIS2高表达的病人预后更差，这些结果表明GLIS2在癌症中作为原癌基因起作用。
综上所述，我们的研究一方面揭示了GLIS2对PUMA调控的分子机制，另一方面鉴定了GLIS2是结直肠癌中的原癌基因，为结直肠癌的药物开发提供了新的靶点，同时，GLIS2也可能作为结直肠癌诊断治疗的靶标。