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骨髓增生异常综合征(myelodysplastic syndromes,MDS)是由于全能干细胞水平上的恶性变化导致的分化障碍的血液病。约三分之一高危MDS发展成急性髓细胞白血病(acute myelocytic leukemia,AML)。DNA的异常甲基化在骨髓增生异常综合征的病理生理中扮演重要角色,转录起始位点附近的CpG岛异常甲基化常常导致基因沉默,抑癌基因的表达沉默促进疾病的发生发展。去甲基化药物地西他滨(5-Aza-deoxycytidine,decitabine,DAC)用于治疗高危MDS取得了较为显著的临床疗效,可有效提高存活率,但部分患者对该药物没有应答。目前,MDS中DNA异常甲基化发生的原因,以及去甲基化药物的作用机制并不清楚。转录因子TWIST1是拥有碱性螺旋-环-螺旋(basic helix-loop-helix,bHLH)结构的高度保守结构,能够结合靶基因的E-box(NCANNTGN)序列,调控靶基因的表达。高危MDS的克隆细胞中转录因子TWIST1的表达异常增高,并伴随着TWIST1靶基因的高水平甲基化。推测在MDS中TWIST1的异常表达与DNA甲基化有着密切的关联。为研究TWIST1在MDS细胞中的调控作用,本实验在造血系统恶性肿瘤细胞系KG1a中构建了过表达TWIST1细胞株,发现过表达TWIST1能促进细胞增殖。使用不同浓度的DAC处理细胞96 h后,对照组细胞增殖明显受到抑制,而过表达TWIST1的细胞株表现出一定的抗药能力,两组之间细胞凋亡差异不显著,但KG1a细胞相比KG1a-TWIST1细胞更易发生G0/G1期阻滞。Western Blot结果表明甲基转移酶DNMT的蛋白表达水平与TWIST1表达水平正相关。通过串联亲和质谱得到与TWIST1相互作用的蛋白中发现DNMT3a,免疫共沉淀和GST-pull down的方法证明了TWIST1与DNMT3a发生相互作用,Epitope Mapping预测了两者在TWIST1上的结合位点。利用全基因组甲基化测序检测了过表达TWIST1引起细胞中甲基化水平和功能学的差异,得出过表达TWIST1细胞在差异甲基化区域(differentially methylated regions,DMRs)甲基化水平高于对照组,功能学相关的基因甲基化水平也升高。MDS中常见CDKN2B、MYOD1等基因发生异常甲基化,在血液恶性肿瘤的分子机制中起重要作用。CDKN2B和MYOD1都是TWIST1的下游靶基因,进而本部分实验对CDKN2B和MYOD1的启动子区CpG岛上甲基化进行验证,发现过表达TWIST1促使其下游抑癌基因CDKN2B和MYOD1的甲基化水平升高。利用RT-PCR检测得到CDKN2B和MYOD1基因mRNA表达水平降低,发生表达沉默。本研究通过对TWIST1与DNA甲基化酶DNMT3a相互作用并调节DNA甲基化的过程进行探究,以理解MDS中TWIST1的高表达与其靶基因高水平甲基化的作用机理,解释临床上使用去甲基化药物取得较好疗效的分子机制,并为进一步提高临床疗效提供理论策略。