转化生长因子β (Transforming growth factor-β, TGF-β)是一类多功能的细胞因子,它们对细胞的增殖、分化、凋亡、胚胎发育以及器官形成都起着重要的作用,并与人类多种疾病密切相关。TGF-β信号通路主要通过Smads家族蛋白进行传递。在TGF-β介导的信号通路中,Smads复合物通过与不同的DNA结合蛋白或共转录因子相互作用,精密调控下游基因的表达。Smads家族蛋白根据其结构和功能的特点可以分为3个亚类,包括受体调控的Smads、Co-Smad以及抑制型Smads,其中Co-Smad在信号转导中起着核心作用。锌指蛋白是一类具有手指状结构域的转录因子,其三级结构在有Zn2+介入的时候非常稳定,它们对基因调控起着重要的作用。ZNF451(Zinc Finger Protein451)是一个新发现的锌指蛋白,该蛋白具有11个锌指结构,其富含酸性氨基酸的N端和C端分别具有SIM(SUMO-interaction motif)和UIM (ubiquitin-interaction motif)特征结构域。有文献报道,ZNF451定位于细胞核内亚结构PML (promyelocytic leukaemia)小体里,并通过SUMO化系统行使相关功能。同时在前列腺癌细胞中敲减ZNF451会大大降低androgen receptor (AR)下游基因的表达。本研究首次发现证明并阐释了ZNF451在TGF-p信号通路中的作用。首先,我们通过以Smad4为诱饵的酵母双杂交筛选发现ZNF451可能与Smad4相互作用并在细胞内以及细胞外分别证明了两者的相互作用。此外,我们还利用荧光素酶报告基因实验、RT-PCR实验以及Western Blot实验都证明了过量表达的ZNF451能够抑制TGF-β信号转导,而通过RNA干扰降低ZNF451的表达能够促进TGF-p信号转导。并且,我们通过构建ZNF451的点突变表明,ZNF451对TGF-β信号的抑制效应不依赖于SUMO化系统。在进一步研究ZNF451抑制TGF-β信号通路的分子机制中我们发现,ZNF451能够阻断乙酰转移酶p300和Smads蛋白复合物的结合,使下游基因P15Ink4b和p21Cipl等启动子上的组蛋白乙酰化程度下降,从而抑制这些基因的表达,最终减弱TGF-β诱导的细胞生长阻滞效应。TGF-β信号通路在肿瘤发生中的重要作用是一柄双刃剑,它除了在早期能够通过抑制细胞生长从而抑制肿瘤发生之外,在肿瘤发展的后期,TGF-β信号通路通过促进肿瘤的侵袭和转移来促进癌症的发展。研究证明TGF-β可以激活多种途径从而诱导细胞的EMT (epithelial mesenchymal transitions)现象。因此,我们进一步研究ZNF451蛋白是否会对TGF-p诱导的EMT产生影响。通过对EMT相关标记物的检测,我们发现ZNF451能够直接抑制E-cadherin的表达,同时增强细胞的迁移能力。但有趣的是,ZNF451诱导的EMT现象的产生并不依赖TGF-β通路。综上所述,ZNF451一方面通过抑制p300和Smads复合物的结合来抑制TGF-β介导的细胞生长阻滞,另一方面能直接抑制E-cadherin的表达从而促进EMT。以上结果提示,ZNF451可能在细胞增殖和癌症的发展过程中具有重要作用。