SENP1影响前列腺癌细胞生物学特性及骨转移的作用及机制

Bone metastases resulted in significant morbidity and mortality in prostate cancer patients. Currently prostate cancer metastases still lack effective therapeutic strategies and drugs. Transforming Growth Factor-β (TGF-β) is a key regulator in bone metastases of prostate cnacer. However, the roles and mechanisms of epigenic regulation of TGF-β downstream molecules in prostate cancer progress remain unclear. This project aims to: (1) evaluate the effects of SENP1 inhibition on the growth, apoptosis and EMT of prostate cancer cells; (2) clarify the regulation of TGF-β/SMADs signaling by SENP1 in prostate cancer cells, and its roles and mechanisms on prostate cancer characteristics; (3) evaluated the therapeutic effect of SENP1 on bone metastasis of prostate cancer and its mechanism. In conclusion, this project will clarity the mechanism that SENP1 regulates the characteristics and bone metastasis of prostate cancer cells through desumoylation of SMAD4 and provide therapeutic target for prostate cancer patients.

骨转移是晚期前列腺癌致残、致死的重要原因，目前仍缺乏有效的临床治疗药物。转化生长因子β信号通路是调控前列腺癌骨转移的最重要途径之一，然而其信号分子表观遗传修饰在前列腺癌骨转移中的作用和机制并不清楚。类泛素特异性蛋白酶1(SENP1)是细胞SUMO修饰的重要蛋白酶，它在前列腺癌细胞中高表达。本课题将利用体外和体内模型系统阐明SENP1对前列腺癌细胞生物学特性和骨转移的影响。主要工作包括：1）SENP1对前列腺癌细胞增殖、侵袭、凋亡及上皮-间质转化（EMT）等生物学特性的影响；2）SENP1调控TGF-β/SMADs信号分子去SUMO修饰影响前列腺癌细胞生物学特性的作用及机制；3）利用前列腺癌骨转移模型，明确重组腺病毒干预SENP1表达治疗前列腺癌骨转移的作用及机制。最终阐明SENP1调控TGF-β/SMADs信号影响前列腺癌细胞生物学特性及骨转移的机制，为前列腺癌治疗提供更加有效的分子靶标。

骨转移是晚期前列腺癌致残、致死的重要原因，目前仍缺乏有效的临床治疗药物。转化生长因子β信号通路是调控前列腺癌骨转移的最重要途径之一，然而其信号分子表观遗传修饰在前列腺癌骨转移中的作用和机制并不清楚。类泛素特异性蛋白酶1(SENP1)是细胞SUMO修饰的重要蛋白酶，它在前列腺癌细胞中高表达。因此，本课题将利用体外和体内模型系统阐明SENP1对前列腺癌细胞生物学特性和骨转移的影响。取得的主要研究结果包括：（1）成功构建了携带SENP1基因的重组腺病毒Ad.SENP1和携带SENP1的重组慢病毒PLKO.1-shSENP1；（2）PLKO.1-shSENP1感染高转移特性的前列腺癌细胞PC3M，①抑制PC3M细胞的增殖和迁移能力，促进PC3M细胞的凋亡；②抑制PC3M细胞的上皮-间质转化（epithelial mesenchymal transition，EMT）；③上调SMAD2/3和SMAD4蛋白的表达；（3）Ad.SENP1感染低转移特性前列腺癌细胞LNCaP后，①促进LNCaP细胞EMT； ②抑制SMAD2/3和SMAD4蛋白的表达，进而抑制TGF-β/SMADs信号；（4）免疫共沉淀实验表明，SENP1干涉可增强SMAD4蛋白与SUMO-1的结合，提示，SENP1干涉上调SMAD4蛋白表达与其SUMO化密切相关；（5）SMAD4干涉抑制SENP1干涉诱导的SMAD4和E-cadherin表达上调，并部分恢复PC3M的迁移能力；SMAD4 SUMO位点突变（K51R，K159R）可抑制SENP1介导的SMAD4和E-cadherin表达下调。上述结果表明，SENP1可通过调控SMAD4的SUMO修饰影响TGF-β/SMADs信号通路，进而影响前列腺癌细胞的EMT。此外，我们还研发了新型溶瘤病毒载体mHAd-lyp1.sTβRFc；此外，我们还开展了靶向TGF-β的基因治疗研究。综上所述，本课题明确了SENP1调控前列腺癌EMT的作用和机制，为前列腺癌骨转移的治疗提供了候选靶标；同时，成功研制了肝脏低毒性溶瘤腺病毒，是肿瘤骨转移的理想载体；靶向TGF-β的基因治疗方案有望为前列腺癌治疗提供新的基因治疗策略。