蛋白去甲基化酶NO66在调控口腔鳞癌细胞异常增殖中的作用及潜在临床意义

Abnormal protein methylation is involved in multiple cellular processes during tumor development (Nature， 2014). NO66 is a novel member of JmjC protein demethylase family, and two alternative split isoforms of NO66 with the same catalytic domain were reported. Our previous study demonstrated that NO66 is high expressed in OSCC. However, the clinical relevance of NO66 expression in OSCC, and the crosstalk between NO66 with other oncogenic pathways are relatively unknown. In this proposal, we will focus on four aims: (1) To further evaluate the aberrant expression pattern of NO66 in OSCC, and accordingly, to determine the role of NO66 in the regulation of OSCC cell proliferation; (2) To study the molecular mechanism of NO66-mediated protein demethylation in OSCC; (3) to study the regulatory role of FGF19 on NO66 expression; (4) to screen potential NO66-specific chemical inhibitors. This study will lead to a better understanding of the basic principles of protein demethylation in the regulation of cancer initiation and development, and further assists OSCC diagnosis and therapeutics.

蛋白质甲基化修饰异常与细胞无限增殖等肿瘤生物学行为密切相关(Nature, 2014)。NO66是JmjC蛋白去甲基化酶家族新成员，表达两个含有相同去甲基化酶活性中心的不同蛋白亚型。申请者前期研究显示NO66在口腔鳞癌中显著高表达。但NO66介导的蛋白甲基化修饰异常否是一种普遍生物学现象，且与其他肿瘤相关信号通路的交叉调控机制不明确。为此，本项目拟以我国高发的口腔鳞癌为模型，进一步扩大样本验证NO66在肿瘤中的异常表达，并以组蛋白和胞浆蛋白甲基化调控为切入点，阐释NO66不同亚型在调控口腔鳞癌细胞增殖中的生物学功能及其潜在分子机制，设计合成NO66特异性小分子抑制剂，并评价其抗肿瘤效果。明确其作为治疗靶标的潜在价值，本项目的实施不仅将进一步揭示蛋白甲基化修饰调控人类恶性肿瘤发生发展的共性规律，同时也将为口腔鳞癌的预防、诊断与治疗提供新的思路。

蛋白质甲基化修饰异常与细胞无限增殖等肿瘤生物学行为密切相关。NO66是JmjC蛋白去甲基化酶家族新成员，表达两个含有相同去甲基化酶活性中心的不同蛋白亚型。申请者前期研究显示NO66在口腔鳞癌中显著高表达。但NO66介导的蛋白甲基化修饰异常否是一种普遍生物学现象，及其与其他肿瘤相关信号通路的交叉调控机制不明确。在本项目中我们整理和分析了华西口腔医院病理科的临床样本，搜集了158例口腔鳞癌患者的癌组织和癌旁组织，建立了口腔鳞癌临床样本库。我们发现NO66在口腔鳞癌样本中的表达明显高于癌旁组织，并且与患者生存时间显著相关。利用多种口腔鳞癌体内外模型，我们发现NO66具有诱导口腔鳞癌细胞增殖与转移的生物学功能。此外，FGF19/FGFR4信号级联能直接磷酸化NO66，增加其蛋白稳定性。考虑到目前并没有特异性的NO66小分子抑制剂，我们基于已有的NO66蛋白晶体结构，对NO66催化活性中心与同家族蛋白进行比较，确定了与底物的结合区域和关键作用残基，通过计算机构建药效团模型和分子模拟对接进行虚拟筛选，从DrugBank和ZINC数据库中进行多轮次筛选，初筛了一批具有潜在活性的初筛化合物，接着通过体外活性筛选，获得了一批活性较好的先导化合物。为了深入解析NO66的相关效应蛋白，我们利用NO66高表达或低表达的临床样本，通过组织原位蛋白组学策略，直接对口腔鳞癌和癌旁组织切片进行分析，并筛选到FGF8和LRP6两个候选蛋白。我们进一步证实，FGF8和LRP6均在口腔鳞癌中异常高表达，FGF8和LRP6双因素关联在口腔鳞癌中具有较好的预后价值。利用多种细胞动物模型，我们发现过表达FGF8和LRP6均能增强口腔鳞癌细胞增殖与迁移。本项目的实施初步阐明了NO66调控口腔鳞癌细胞增殖转移的生物学功能和潜在机制，进一步揭示了蛋白甲基化修饰调控人类恶性肿瘤发生发展的共性规律，同时也将为口腔鳞癌的预防、诊断与治疗提供了新的思路。