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衰老是一把双刃剑,衰老能够抑制肿瘤的发生,也有可能成为肿瘤发生的促进因素。一方面,衰老是肿瘤形成过程中的一道重要的屏障。在细胞增殖过程中,当在内外因素的作用下出现DNA损伤或者出现原癌基因异常激活时,细胞就会进入衰老,不再增殖,阻止了细胞的癌变。而另一方面,衰老细胞使得不利突变积累、端粒功能异常增加,导致细胞基因组稳定性降低,衰老细胞导致的微环境改变有利于细胞的肿瘤化转变,进而又促进了肿瘤的发生。Werner综合症(Werner syndrome, WS)是研究衰老与肿瘤关系的良好模型,它是人类常染色体的隐性遗传病,表现出提早衰老及寿命缩短的老年病表型,与衰老症状伴随出现的还有肿瘤多发现象。双重基因敲除端粒酶的RNA组分mTerc与早老症基因Wrn (mTR-/-Wrn-/-)成功构建了Werner综合症的小鼠模型,该小鼠模型忠实地再现了人类早老综合症的肿瘤易感等症状。前期研究发现wrn早老综合症小鼠的MEF (G5 mTR-/-Wrn-/-细胞具有提早衰老的现象,而其中一些细胞可以逃逸衰老,形成永生化细胞系(395-3B-1、395-3B-2、 395-9B-1、395-6B-1、395-7A-1、395-7A-3),其中部分细胞(395-3B-1、395-3B-2、395-9B-1)能够在SCID小鼠体内形成肿瘤,这些细胞由于端粒酶缺失,称其为ALT肿瘤细胞(Alternative Lengthening of Telom. e, ALT)我们实验室的前期研究发现,早衰细胞逃逸衰老,形成肿瘤的过程中,p16基因的启动子区域CpG岛被高度甲基化,其表达明显下调。外源表达p21WAFI/CIPI可诱导p16启动子部分去甲基化,恢复表达,从而促进肿瘤细胞的衰老。在过表达p21WAF1/C1P1的ALT肿瘤细胞(395-3B-2)中,分别使用免疫印迹和实时定量PCR的方法检测3种DNA甲基化转移酶DNMT1、DNMT3A、DNMT3B的表达,结果显示DNA甲基化转移酶1(DNMT1)在mRNA及蛋白水平表达显著降低。同时,DNA甲基化转移酶1的转录共激活因子p300的表达也呈下降趋势。同时,我们使用免疫印迹技术检测过表达p21后395-3B-2中总体组蛋白的修饰形式。发现：转录抑制的组蛋白修饰形式H3K9me3降低,转录激活的组蛋白修饰形式H3K4me3升高。随后,使用染色质免疫共沉淀技术进一步检测p16启动子区的组蛋白修饰形式。发现：该区域转录激活的组蛋白修饰形式H3K9ace明显增多,转录抑制的组蛋白修饰形式H3K9me3和H3K27me3明显减少,且Dnmtl与p.76启动子区结合降低。最后,我们检测组蛋白修饰相关蛋白,多梳蛋白家族中的重要成员Ezh2和Bmi-1,发现它们都有显著的降低。本研究探讨p21诱导p16基因启动子区域CpG岛去甲基化的机制,发现转染p21WAF1、CIP1后,395-3B-2中p300,DNMT1表达下调；p16启动子区域组蛋白修饰形式由转录抑制形式H3K9me3和H3K27me3变为转录激活的形式H3K9ace。这提示了p21WAF1/C1P1诱导p1Ink4a去甲基化可能是通过这种途径实现的：p21WAF1/CIP1通过抑制p300抑制DNMT1的表达；同时p21抑制Ezh2及Bmi-1,使p16启动子区组蛋白由H3K9me3/H3K27me3变为H3K9ace,抑制Dnmtl与p16启动子区的结合,使得p16启动子的甲基化模式不能维持,导致p16启动子的去甲基化。我们的研究结果表明,p21WAF1/CIP1在p16Ink4a的表观遗传学调控中起到重要作用。p16Ink4a在肿瘤发生过程中,特别是在晚期肿瘤中,常常表现为甲基化失活。p16Inka的甲基化极大的影响了癌症病人的生存期,本研究为p16Inka甲基化的肿瘤病人的治疗提供了一个新的可能靶点。