CUL4B在调控前列腺癌干细胞形成中的作用及分子机制的研究

Cancer stem cells (CSCs) have a tumor-initiating capacity and play crucial roles in tumor metastasis, relapse and drug resistance. Prostate cancer stem cells (PCSCs) are “mobile therapeutic targets” for advanced prostate cancer. CUL4B, which is cytoskeletal protein of ubiquitin ligase complex, may be a novel oncogene in prostate cancer. However, the exact role of CUL4B in prostate cancer progression remains largely unknown. Our preliminary data indicated that CUL4B could promote prostate cancer EMT in vitro, and positively correlated expression of EMT and CSCs markers in prostate cancer specimens. Most recently, we found that CUL4B overexpression could induce an increase the sphere formation ffficiency of PCSCs. Furthermore, bioinformatics analysis and molecular biology experiment data suggested that CUL4B overexpression was positively correlated with expression of CSCs regulatory factor-BMI-1 and SOX4. Here, our project aims to: 1) determine the biological functions of CUL4B in PCSCs; 2) characterize the molecular mechanisms of CUL4B involved in PCSCs through integrating 2-3 molecular target genes; 3) investigate the regulatory matrix between CUL4B and its target genes. 4) establish an individualized regulation network of CUL4B gene in PCSCs.

肿瘤干细胞（CSCs）不仅可能是肿瘤发生的根源，也是肿瘤耐药、转移及治疗后复发的重要机制之一。前列腺癌干细胞（PCSCs）是进展期前列腺癌“移动的治疗靶点”。CUL4B是泛素连接酶复合物的骨架蛋白，可能是一个新颖的癌基因，但在前列腺癌中却知之甚少。我们前期研究发现CUL4B可促进前列腺癌细胞上皮间质转化（EMT）。在前列腺癌组织中，CUL4B表达与EMT及CSCs标志物表达呈正相关。最近我们发现，在前列腺癌细胞中过表达CUL4B可增强PCSCs成球率。生物信息分析及分子生物学实验提示CSCs调控相关基因BMI-1和SOX4可能是CUL4B调控的靶基因。本课题拟明确CUL4B在PCSCs形成中的生物学作用；以2-3个靶分子为切入点，阐明CUL4B调控PCSCs形成的分子调控机制；探讨CUL4B与所发现的靶基因之间的调控关系;整合并建立与PCSCs相关的CUL4B“个性化”调控网络。

肿瘤干细胞（Cancer Stem Cell，CSC）不仅可能是肿瘤发生的根源，也是肿瘤耐药、转移及治疗后复发的重要机制之一。前列腺癌干细胞（Prostatic Cancer Stem Cell，PCSCs）是进展期前列腺癌“移动的治疗靶点”。我们前期研究CUL4B作为新颖癌基因在前列腺癌进展中的作用和预后判定价值，并发现CUL4B作为ERG调控的靶基因参与前列腺癌病变过程。本课题拟明确CUL4B在PCSCs形成中的生物学作用；分析CUL4B调控PCSCs形成的分子调控机制，并阐明CUL4B如何通过干细胞形成影响前列腺癌恶性进展。我们的研究结果显示：1）CUL4B上调的印迹基因明显富集于肿瘤干细胞相关的表型，CUL4B表达水平明显与干细胞相关标志物（OCT3/4、CD133、BMI1、CD44）呈正相关；2)CUL4B在体外促进PCSCs的干性(如干细胞成球能力、自我修复及集落形成能力等)调控与维持；3）BMI1是CUL4B的下游靶基因，CUL4B直接结合于 miR200b/c的启动子区；4）CUL4B可通过“CUL4B-miR200b/c-BMI1”作用调控轴促进前列腺癌干细胞样特性的进展与维持；4)CUL4B 通过调控SOX4促进前列腺癌细胞上皮间质转化；6) CUL4B通过转录抑制 miR33b-5p正向调控 C-MYC的表达 ,进而促进前列腺癌进展；7）CUL4B在放疗抵抗前列腺癌裸鼠成瘤组织中的表达明显高于未经放射处理组；放射处理上调CUL4B表达；7）体内外实验证实，CUL4B通过诱导干细胞形成、DNA损伤修复等参与前列腺癌放疗抵抗进展； 8）CUL4B可能通过转录抑制FOXO1表达诱导前列腺癌放疗抵抗。综上，CUL4B通过转录调控BMI1、SOX4及FOXO1的表达，从而促进前列腺癌干细胞形成、上皮间质转化及放疗抵抗进展，促进前列腺癌进展。本研究为理解CUL4B在前列腺癌恶性进展中的作用机制及寻找治疗靶点提供理论依据。