双酚A (Bisphenol A, BPA) 是公认的内分泌干扰物，严重威胁生物体和人体的健康，对生殖系统、肝脏、乳腺有一定损伤，同时与肥胖症、糖尿病以及胎儿畸形也存在关联。因此，在部分国家包括中国，生产婴儿奶瓶及部分婴儿用品的原材料中已经禁用BPA。对BPA 的使用做出限制后，结构和功能与BPA 相似的一些双酚类化合物开始作为其替代品使用，其中双酚S (Bisphenol S, BPS) 使用较多。但随着环境污染水平和人体暴露风险的增加，BPS 的毒性开始受到关注，体外试验得出BPS 可能具有与BPA 类似的雌激素活性。BPA 和BPS 的干扰作用主要是通过调控雌激素受体 (estrogen receptor, ER) 来实现的。DNA 羟甲基化，即5-羟甲基胞嘧啶 (5-hydroxymethylcytosine, 5hmC)，是由TET (ten-eleventranslocation) 酶介导的、催化氧化DNA 5-甲基胞嘧啶 (5-methylcytosine, 5mC)而形成，在胚胎发育、大脑功能以及癌症发生等方面发挥重要作用。我们初步的研究表明BPA 和BPS 可促进乳腺癌细胞增殖并提高ER 受体的转录活性，同时BPA 和BPS 可引起乳腺癌细胞增殖过程中DNA 羟甲基化水平的改变。因此，我们探讨了ER 受体与TET 蛋白以及5hmC 之间是否有相互作用关系，以及它们在乳腺癌细胞增殖中的作用。
    本论文研究工作主要包括：
    第一：研究了ER alpha 受体对TET 蛋白的调控以及它们在BPA 和BPS 诱导的乳腺癌细胞增殖中的作用机制。实验结果发现：100 nM 的BPA 和BPS 就能够显著促进乳腺癌细胞MCF-7 的增殖并降低基因组DNA 5hmC 的水平，在这个过程中ER alpha 起着主要的调控作用。作为调控DNA 氧化的酶，3 种TET 蛋白中的TET2 在这个过程中起着主要作用，并且TET2 的表达受ER alpha 受体的负调控。进一步的研究发现ER alpha 与TET2 没有直接的相互作用，ER alpha 是通过DNA 甲基转移酶 (DNA methyltransferase，DNMT) 蛋白上调TET2 基因启动子区域的甲基化来抑制TET2 的表达。
    第二：开展了ER alpha 受体与组蛋白去甲基化酶KDM2A 之间的相互作用以及它们在BPA 和BPS 诱导的乳腺癌细胞增殖中的调控机制。组蛋白H3 赖氨酸的甲基化在调控基因的表达、细胞周期、基因组的稳定化及细胞核的构建方面起着重要作用。KDM2A 可特异性脱去组蛋白H3 的36 位上单甲基或二甲基赖氨酸(H3K36me/me2)的甲基，其主要生物学功能涉及基因的表观沉默。之前有报道指出在三阴性乳腺癌细胞中KDM2A 能够抑制TET2 的表达。我们的实验结果发现：在雌激素受体阳性的乳腺癌细胞MCF-7 中也有KDM2A 的表达，而且BPA和BPS 处理能够诱导KDM2A 表达的上升。并且，KDM2A 与ER alpha 受体有直接的相互作用，一方面KDM2A 降低了ER alpha 蛋白的赖氨酸甲基化进而提高了ER alpha 的磷酸化和转录活性，另一方面ER alpha 对KDM2A 的转录表达没有明显影响但是敲除ER alpha 后KDM2A 的蛋白表达量下降，由此推测ERalpha 与KDM2A 的结合可能起到提高蛋白稳定性的作用。进一步的实验发现KDM2A 一方面负调控TET2 表达和5hmC 的水平，一方面通过促进H3K36me2的去甲基化，通过降低TET2 与染色质的结合来抑制其生成5hmC 的功能，进而促进BPA 和BPS 诱导的乳腺癌细胞增殖。
    总结以上，本文利用雌激素受体阳性的MCF-7 乳腺癌细胞，研究了BPA 及BPS 暴露对TET 蛋白功能及DNA 羟甲基化水平的影响，分析了雌激素受体ERalpha 对TET2 蛋白和DNA 羟甲基化的调控机制，探讨了ER 受体-TET 酶-DNA羟甲基化作用轴以及它们在乳腺癌细胞增殖中的作用。这些研究结果以期用来进一步深入了解双酚类环境雌激素的内分泌干扰及毒害效应机制，为污染物毒理致病效应的早期检测、预测和治疗提供新的生物标记；而且，考虑到表观遗传变化的可逆性，也为制订疾病有效的防治策略和用药方案提供理论支持。