恶性肿瘤是严重威胁人类健康的重大疾病,且恶性肿瘤已超越心血管疾病成为中国居民的第一大死因。化疗在提高患者生存率方面发挥了重要作用,而化疗耐受则是导致患者不良预后的重要原因。因此,深入研究肿瘤耐药分子机制,有望为提高化疗敏感性提供新的靶点,是目前肿瘤研究领域的热点问题。细胞不可避免地受到DNA损伤,因而进化出精确调控的DNA损伤应答系统(DNA damage response,DDR)。多种化疗药物可通过诱导DNA损伤来杀伤肿瘤,此时激活DNA损伤修复机制,可阻碍细胞死亡,导致化疗耐受。目前,靶向抑制DNA损伤修复通路已成为提高化疗敏感性的重要途径;因此,揭示DNA损伤修复信号通路的调控机制,有望为提高肿瘤治疗效果提供新的线索。ATM(Ataxia-telangiectasia mutated)是DDR通路的关键调控因子,细胞通过翻译后修饰调控其活性,影响DNA损伤修复等信号网络,进而对DNA损伤诱导的细胞死亡发挥重要调控作用。研究显示,抑制ATM激酶活性可提高肿瘤细胞对放化疗的敏感性,提示ATM是肿瘤治疗的重要靶点,而揭示ATM激酶活性调控机制可为靶向ATM活性治疗提供重要的依据。越来越多的证据表明,lnc RNA(long non-coding RNA)在肿瘤耐药中发挥重要调控作用。本研究团队前期工作鉴定出了通过抑制HIF-1α(hypoxia inducible factor-1α)表达发挥抑瘤效应的作用和机制的重要lnc RNA,HITT(HIF-1αinhibitor at translational levels);然而HITT是否参与调控化疗敏感性却尚未阐明。为此,本文对HITT调控化疗敏感性的作用机制进行了深入探究。首先,为明确HITT是否参与DNA损伤信号通路,通过q RT-PCR分析不同类型化疗药物对多种肿瘤细胞内HITT表达水平的影响,发现致DNA损伤化疗药物可明显提高HITT的表达水平;且以Doxorubicin(Dox)为代表的致DNA损伤化疗药物呈现明显的剂量和时间依赖性上调HITT表达的特点。进一步机制研究表明Dox可以提高HITT的转录水平;且转录因子EGR1可结合HITT启动子,进而促进其表达。在此条件下,Dox可通过上调EGR1蛋白表达从而发挥促进HITT表达的作用。上述结果提示,HITT可能参与调控肿瘤细胞DNA损伤应答信号通路。之后,本论文对DNA损伤化疗药物诱导HITT高表达可能具备的DNA损伤修复调控功能和机制进行了探讨。研究发现HITT具有明显的抑制DNA损伤修复的功能,并且该功能的发挥依赖于ATM激酶活性。进一步的分子机制研究表明,HITT与ATM直接结合,化疗药物Dox通过上调HITT增强二者之间的结合能力。研究还发现HITT通过其第3外显子与ATM的HEAT repeat结构域结合,而ATM的HEAT repeat结构域也是介导其结合NBS1的关键结构。因此,HITT与ATM的结合抑制了NBS1与ATM之间的相互作用,从而影响ATM在DNA断端的富集,抑制MRN复合物介导的ATM活化。最后,本论文对HITT调控ATM活性所发挥的生物学功能及其在逆转肿瘤耐药中的意义进行了探究。实验结果显示,致DNA损伤药物Dox通过激活EGR1-HITT表达从而促进肿瘤细胞的凋亡。体外细胞模型结果表明,HITT可增强多种致DNA损伤化疗药物诱导的细胞死亡,且这一现象存在于多种肿瘤细胞当中。进一步的细胞和裸鼠皮下成瘤实验结果均显示,HITT通过调控ATM激酶活性增强化疗药物Dox对肿瘤的抑制作用。通过分析结肠癌组织样本发现在肿瘤组织中HITT低表达,p-ATM高表达,且两者呈一定的负相关,提示肿瘤组织中HITT的低表达可能是导致p-ATM升高的原因。综上所述,本论文发现了lnc RNA HITT在DNA损伤过程中表达上调的分子机制,进而揭示了其结合ATM、抑制ATM活性的新功能,并进一步阐明HITT-ATM轴在DNA损伤应答调控及影响化疗敏感性中的重要作用。该研究加深了对ATM活性调控机制的深入理解,并为全面认识HITT的抑瘤功能提供了新依据,还为靶向抑制ATM提高化疗敏感性提供了新靶点和重要线索。