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摘要随着科技的不断进步，辐射在医疗、工业生产以及核科学领域中得到了广泛应用。辐射暴露可能对生物体的健康和生态环境造成潜在影响，因此，辐射环境暴露问题已引起广泛关注。研究表明，表观遗传在疾病发生和发展中扮演着重要的角色，而染色质可及性（染色质一维结构的变化）作为表观遗传的重要调控手段，在其中发挥着关键作用。尽管前期研究已经发现辐射暴露可以影响染色质的凝集状态，以及DNA损伤修复应答，但辐射暴露下的染色质可及性响应及其调控机制仍不清楚。本研究以人源细胞系为研究对象，采用临床上常用照射剂量，通过多组学分析和细胞分子生物学手段，对辐射环境暴露下细胞染色质可及性变化进行了系统性的研究，并探讨了调控染色质可及性变化后对辐射环境的响应机制，包括端粒损伤修复机制。研究结果将为更好地理解染色质可及性在生物体响应辐射环境暴露，特别是医疗辐射环境暴露中的作用提供实验依据和理论基础，具体结果及结论如下:<br>　　（1）辐射环境下染色质可及性变化调控:染色质可及性测序分析发现，2 Gy不同LET碳离子辐射环境暴露下，A549细胞染色质可及性发生显著变化，且变化区域主要富集在差异表达基因的基因间区、内含子和启动子区域。其中，CTCF是细胞应答的关键转录因子，并调控下游基因转录表达，参与DNA复制与代谢途径。不同LET辐射处理与对照相比，染色质可及性变化主要体现在程度上的差异。克隆存活和免疫荧光实验结果显示，不同LET碳离子辐射暴露均会诱导DNA损伤，抑制细胞生长，并且LET50比LET30辐射诱导产生的损伤更加严重（约为LET30的1.68倍），细胞生长更慢（约为LET30的0.08倍）。以上结果表明，碳离子辐射环境暴露会诱导A549细胞染色质可及性发生变化，并在辐射生物响应中起关键作用。<br>　　（2）调控染色质可及性参与辐射环境暴露下的损伤修复:以上的研究结果显示，细胞通过染色质可及性变化响应辐射环境暴露。为进一步验证调控染色质可及性变化后，是否会影响细胞辐射应答，我们利用组蛋白去甲基酶抑制剂IOX1调控染色质可及性检测A549细胞辐射响应变化。ATAC-seq分析发现，40μMIOX1处理48h后，DNA损伤修复相关基因的启动子区染色质可及性显著下调，并影响了基因的转录水平。同时，IOX1处理后，4Gy γ射线暴露诱导的端粒损伤及细胞凋亡显著增加。体内实验证明，IOX1调控染色质可及性变化后，辐射暴露下的肿瘤细胞DNA损伤、凋亡进一步加重。以上结果表明，IOX1通过影响染色质可及性，抑制DNA损伤修复基因的表达，延缓γ射线暴露后端粒DNA损伤修复，最终促进细胞凋亡并抑制细胞增殖。<br>　　（3）染色质可及性介导PIF1基因表达响应辐射环境暴露:多组学分析结果显示，IOX1调控染色质可及性变化后，PIF1基因在转录水平和基因间区的染色质可及性均发生了显著下调（均大于2倍）。通过与Sedb数据库联合分析预测发现，MAZ可能在PIF1基因的可及性变化与转录表达中起重要作用。qRT-PCR结果显示，抑制MAZ基因，PIF1基因表达下调;Cut & Tag-qRT-PCR结果表明，IOX1处理后，MAZ在PIF1基因增强子区域的结合显著减少。此外，敲低PIF1基因后，4 Gy γ射线暴露诱导的A549细胞和H1299细胞端粒DNA损伤的修复以及细胞增殖被显著抑制，细胞凋亡显著增强。动物实验结果也显示，抑制PIF1基因显著增强辐射暴露下的细胞DNA损伤及凋亡水平。以上结果表明，PIF1是IOX1诱导的染色质可及性变化调控细胞响应γ射线暴露的关键分子。<br>　　（4）hTERT协同POT1参与辐射环境暴露下的端粒损伤修复:我们先前的研究结果证实了辐射暴露下的染色质可及性改变参与端粒损伤响应。进一步研究显示，8 Gy γ射线暴露处理后HeLa细胞中的POT1蛋白含量显著上调并促进辐射诱导的端粒DNA损伤的修复，进而维持基因组稳定性。同时，POT1通过p-ATM协助hTERT定位到端粒上参与端粒DNA损伤的修复。联合抑制hTERT和POT1进一步促进辐射暴露下的细胞凋亡产生。以上结果表明，POT1通过协同hTERT修复γ射线暴露后的端粒损伤、维持基因组稳定。<br>　　综上所述，辐射环境暴露诱导细胞辐射效应发生变化，且与辐射品质存在关联，本研究从表观遗传角度揭示了染色质可及性在不同辐射环境暴露后细胞应答中的作用及辐射诱导端粒损伤的修复机制，为今后开展辐射环境暴露的表观遗传毒理学机制研究提供了重要的实验数据和参考价值;同时，对于更全面的研究和评价医疗辐射暴露的环境生物效应具有重要意义。