前列腺癌细胞中铁输出蛋白Ferroportin异常调控的分子机制研究

Prostate cancer has become one of the most urgent diseases harmful to men’s health in China. Researches showed that Ferroportin was low-expressed in prostate cancer. However, the biological effects and mechanisms are not clear.Our data indicated that MZF-1 could modulate Ferroportin transcription and was downregulated in prostate cancer. Previous work revealed that AP4 and c-Myb could bind to MZF-1 promoter. Additionally, miR-492 could inhibit the level of MZF-1 protein expression and miR-492 was predicted to target the 3’UTR region of MZF-1 mRNA. Thus，this project will investigate the biological significance of MZF-1 and Ferroportin and the upstream regulatory mechanisms of MZF-1 abnormal expression. Moreover, it was confirmed that Ferroportin concentration could be regulated by hepcidin binding through protein internalization and degradation，resulting in the increase of iron level in cells. Accordingly, another important study is to illustrate the downstream signaling pathway activated by Ferroportin degradation in an iron-independent way. Our study aims to further uncover the mechanism of prostate cancer progression, and to provide scientific basis for effective methods of diagnosis and treatment.

前列腺癌已成为威胁我国男性健康的主要疾病。研究证实Ferroportin在前列腺癌中低表达，但其对前列腺癌的生物学效应及机制尚不完全清楚。项目组研究发现，MZF-1可转录调节Ferroportin的表达且在前列腺癌中低表达，但其异常表达的肿瘤生物学意义仍需探讨。前期工作显示，AP4和c-Myb均可结合于MZF-1的启动子上，而miR-492能够抑制MZF-1的蛋白表达水平且在MZF-1的3’UTR区域存在其可能的结合位点。据此，本项目拟探讨MZF-1和Ferroportin在前列腺癌发生发展中的生物学意义，以及导致MZF-1异常表达的上游调控机制。另有研究表明，Ferroportin可与Hepcidin结合而被内化、降解。因此，阐明Ferroportin降解所激活的非铁依赖的下游信号通路，是本课题的另一重要研究内容。本研究旨在深入揭示前列腺癌发生发展机制，为寻求有效的诊疗手段提供科学依据。

已有研究证实Ferroportin在前列腺癌中低表达，MZF-1可转录调节Ferroportin的表达，但MZF-1-Ferroportin信号异常在前列腺癌中的生物学意义及调控机制仍不完全清楚。经过本项目的研究，我们发现，Ferroportin低表达PC3细胞的数量和活力明显增加，细胞的克隆形成能力增强。体内实验结果显示，Ferroportin低表达PC3细胞体内生长速度更快，最终的肿瘤重量明显大于对照组肿瘤组织，说明Ferroportin低表达明显促进了前列腺癌细胞的体内、外增殖。我们研究还证实，MZF-1低表达后，PC3细胞数量增加，细胞活力增强；相反，MZF-1过表达后，PC3细胞数量减少，细胞活力减弱。我们还探讨了MZF-1异常表达后与铁密切相关的细胞行为的变化。结果显示，MZF-1低表达增强了前列腺癌细胞的DNA复制能力，而当MZF-1水平上调后，细胞的DNA复制效率明显降低。另外， MZF-1下调增加了细胞ATP的产生水平。为了探讨前列腺癌中MZF-1低表达的调节机制，我们通过ChIP-PCR实验证实AP4和c-Myb分别能够与MZF-1启动子区域的特定位点结合。进一步研究发现，AP4或c-Myb水平的下调明显抑制了MZF-1的表达水平。当我们利用siRNA将AP4和c-Myb水平同时下调后， MZF-1的mRNA表达水平进一步下降了，说明AP4和c-Myb均能直接结合MZF-1启动子区域，并转录激活MZF-1的表达。我们还发现，miR-492高表达明显抑制MZF-1的蛋白表达水平，但其mRNA表达水平未见明显改变。我们通过构建MZF-1的3’UTR荧光素酶报告基因质粒及荧光报告基因实验证实了miR-492可通过直接结合MZF-1的3’UTR抑制MZF-1的表达水平。而且，miR-492在前列腺癌组织中是明显高表达，miR-492高表达使PC3细胞数量和活力增强。在Ferroportin降解所激活的非铁依赖的下游信号通路研究中，我们通过Hepcidin多肽处理PC3细胞后进行基因芯片分析，对其中差异表达的基因选出6个不受铁水平影响的，并发现这些高表达基因在前列腺癌组织中高表达，进一步证实所筛选基因的高表达影响前列腺癌细胞的增殖和活力。本项目的研究揭示了Ferroportin介导的信号通路在前列腺癌中的作用和机制，为寻求前列腺癌的诊疗靶点提供了科学依据。