p110[alpha]蛋白酪氨酸磷酸化调控结肠肿瘤发生的分子机制

RTKs/PI3K/AKT signaling transduction pathway is required to be hyperactive so as to support tumor cells survival, growth, apoptosis and migration in colorectal cancer. RTKs are first stimulated by extracellular signal, and then RTK directly or indirectly phosphorylates p85, the regulatory subunit of PI3K protein complex, thus activates PI3K. However, it is still unknown whether protein modifications occurs in the catalytic subunit of PI3K, p110[alpha], and whether these modifications would affect the function of PI3K during cancer development. In our preliminary experiments, we have found that on p110[alpha] protein there are two phosphorylated tyrosine (p-Y) sites, whose phosphorylation level can be stimulated by insulin or EGF independently. Moreover, the phosphorylation level of these two sites affects tumorigenesis of colon cancer cell lines. We are planning to utilize different level of techniques and models, such as molecular biology, cell biology, and transgenic mice, to complete the study of these two phosphorylation sites in colorectal cancer. Our study would provide more evidence for the important role of p110[alpha] tyrosine phosphorylation in cancer progress. We are aiming to identify the tyrosine kinases phosphorylating these two sites, while better the understanding of comprehensive molecular mechanism regulating PI3K function. We are going to determine the molecular mechanism which regulates these two phosphorylated tyrosine sites. The final goal of our project is to provide a new drug target for cancer therapy based on the mechanism of p110[alpha] tyrosine phosphorylation.

RTK/PI3K/AKT转导途径的过度激活是支持结肠肿瘤细胞存活，生长，凋亡和迁移的重要条件。细胞外信号分子激活RTK，继而RTK通过直接或间接的方式磷酸化PI3K蛋白复合物的调节亚基p85，从而激活PI3K活性。然而PI3K的催化亚基p110[alpha]是否存在蛋白修饰，这些蛋白修饰是否会影响肿瘤发生过程中PI3K的功能，迄今未知。在本课题中初步证明，p110[alpha]蛋白上有两个酪氨酸磷酸化位点，其磷酸化水平由胰岛素或表皮生长因子调控，并且此磷酸化对结肠癌细胞的增殖至关重要。我们将采用多层面技术手段和模型，证明p110[alpha]酪氨酸磷酸化在肿瘤发生过程中的重要作用；探索酪氨酸磷酸化对PI3K蛋白功能及其信号通路的影响；鉴定调控这两个位点磷酸化的酪氨酸激酶并阐明其分子机制；验证以p110[alpha]酪氨酸磷酸化或其激酶为潜在靶点以治疗结肠肿瘤的可能性。

PI3K/AKT信号通路是结肠癌发生的关键信号通路之一。PI3K是催化亚基p110和调节亚基p85组成的异源二聚体。PIK3CA编码蛋白p110α，是各类肿瘤中突变频率最高的促癌基因之一。PI3K信号通路的激活涉及一系列上下游蛋白的磷酸化，然而p110α是否存在磷酸化位点及其功能仍然未知。本课题中，我们鉴定p110α蛋白上有两个酪氨酸磷酸化位点Y317和Y508，细胞生长因子EGF、HGF、PDGF、FGF均可以刺激p110α蛋白的酪氨酸磷酸化。Y317和Y508磷酸化位点失活突变部分降低细胞的增殖及异体移植瘤的生长，显著降低肿瘤细胞迁移和小鼠体内的肺转移。进一步研究p110α酪氨酸磷酸化影响肿瘤细胞增殖迁移的分子机制，我们发现Y508磷酸化直接影响下游AKT蛋白磷酸化以及Src蛋白的磷酸化，从而影响肿瘤发生。而Y317磷酸化仅影响Src蛋白磷酸化以及Src下游蛋白MLC2的磷酸化，从而调控细胞骨架影响肿瘤发生。通过本研究我们初步确定p110α存在酪氨酸磷酸化，p110α磷酸化调控了肿瘤发生。此论文已基本成稿，待精修后开始投稿。.此课题进行同时，我们发现p110α螺旋域热点突变的结肠肿瘤细胞中调节亚基p85β发生细胞核转位。我们鉴定了p85β蛋白的核定位信号。核定位p85β调控下游癌症相关基因的表达，从而促进肿瘤发生。p110α螺旋域热点突变的结肠肿瘤通过AKT和p85β细胞核转位两个信号通路促进肿瘤发生。此论文已经投稿Nature Communications，现在经过返修已经二次投稿。.通过本项目的资助，我们拓展了对PI3K复合体促进结肠癌发生的机制研究。不论是p110α蛋白的酪氨酸磷酸化还是p85β细胞核转位对肿瘤的重要作用均为我们首次提出，这为我们今后进一步研究PI3K的作用机制和靶向治疗提供了理论依据。