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摘要富含鸟嘌呤（G-rich）的DNA和RNA能够折叠形成一种特殊的结构，G-四链体（G-quadruplex）。该结构广泛存在于人类的基因组中，能够调节包括DNA复制、端粒维持、基因表达与调控以及遗传稳定性在内的多个生物学过程。AKT又称蛋白激酶B（PKB），是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，参与多种重要的细胞信号转导途径，包括细胞生存、增殖、侵袭、凋亡和血管生成。AKT1在细胞生长和存活中起着关键作用，其在肿瘤中的激活是由不同的机制介导的，目前所知的主要包括基因表达升高和翻译后蛋白磷酸化。本研究通过生物信息学和生物技术从mRNA水平及DNA/RNA结构的角度探讨AKT1在癌症中上调的机制，研究了人的AKT1启动子及其mRNA3’-UTR中多个鸟嘌呤簇（G-tracts）之间形成G-四链体结构的可能性。本研究主要实验结果如下：<br>　　1.利用生物信息学的方法系统展示了AKT1在多种癌症中的表达上调，探索其高表达指标用于乳腺癌、卵巢癌、肺癌、胃癌和肝癌等临床预后因子的可能性，同时探讨了AKT1基因表达在多种癌症中与免疫浸润细胞的相关性。<br>　　2.圆二色谱分析表明，基于AKT1启动子G-tracts区域序列合成的寡聚核苷酸在G-四链体结构的特异波长处呈现摩尔椭圆峰。利用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳、凝胶迁移实验和G-四链体特异性抗体免疫染色实验，也证明了这些寡核苷酸在钾离子或锂离子存在的退火条件下形成G-四链体结构。硫酸二甲酯（DMS）足迹保护试验鉴定了参与G-四链体形成的核苷酸。染色质免疫共沉淀和PCR阻滞试验也验证了AKT1启动子区存在G-四链体结构。在荧光素酶报告试验中，AKT1启动子的G-tracts突变降低了这些G-rich区域介导的报告基因的表达，表明G-四链体结构正向调控AKT1基因表达。实验结果还显示，AKT1启动子区G-四链体结构的形成可能受转录因子SP1调控。此外，DNA解旋酶RECQL与AKT1的表达呈负相关，因此可能调节AKT1G-四链体的形成。<br>　　3.利用圆二色谱分析、凝胶迁移实验和DMS足迹保护试验，证明了AKT1mRNA3’-UTR区域存在G-四链体结构。进一步的实验结果表明，该G-四链体结构的形成可能影响了miR-193b-3p与AKT1mRNA3’-UTR的结合和该区域对AKT1基因表达的调控作用。<br>　　4.利用已知的人MYC基因启动子的G-四链体晶体结构及分子对接技术对小分子化合物石蒜碱进行了分子对接，显示该小分子药能够很好的和G-四链体结合。非变性聚丙烯凝胶电泳及Taq聚合酶延伸阻滞试验的方法，验证了石蒜碱可以诱导形成并且稳定G-四链体结构。因此，石蒜碱代表了一类新的G-四链体结合配体，可能成为潜在的抗癌药物。<br>　　综上所述，本论文的研究证明G-四链体结构存在于人AKT1的启动子和mRNA3’-UTR区域，此结构对AKT1基因转录具有正调控作用，其机制可能是所形成的G-四链体分别影响SP1对AKT1启动子的结合和miR-193b-3p对AKT13’-UTR的识别。同时，RECQL可能通过解旋AKT1启动子和/或其3’-UTR中的G-四链体而介导AKT1基因表达。因此，AKT1所形成的G-四链体可能成为癌症治疗的有效靶点。另外，筛选出的小分子配体石蒜碱能够稳定G-四链体，具有开发为抑制癌症药物的潜能。