ELL在肿瘤发生、发展和转移过程中的作用及其分子机制

The fusion protein MLL-ELL resulted from translocation of MLL and ELL gene is the major cause of acute myeloid leukaemia (AML), but little is known about the function of ELL so far. Recently, we identified ELL as a novel E3 ligase, which can induce poly-ubiquitination and degradation of oncoproteion c-Myc to suppress tumor growth. In addition, ELL(C595A) mutant not only loses its E3 ligase activity and the ability for inducing c-Myc degradation, but also gains the ability to promote tumor metastasis. In this study, we propose to screen and identify novel targets of ELL and analyze the regulation of targets by ELL in order to understand whether the tumor suppression role of ELL is mediated by these targets. In addition, we propose to reveal the molecular mechanisms of ELL(C595A) in promoting metastasis. Eventually, we intend to demonstrate the role and mechanism of ELL and its mutant in tumor initiation, progression and metastasis, which will set up a basis for cancer treatment and drug screening.

MLL基因与ELL基因的移位融合形成的融合蛋白MLL-ELL是急性髓性白血病发生的重要原因，但对ELL的生物学功能知之甚少。近期，我们发现ELL是一类新的E3泛素连接酶，它能导致原癌蛋白c-Myc的泛素化降解，从而抑制肿瘤形成。此外，ELL的酶失活突变体ELL（C595A)不仅失去E3泛素连接酶活性，不能导致c-Myc降解，而且还能促进肿瘤转移。本研究旨在通过筛选和鉴定ELL的新靶标蛋白，分析ELL对新靶标蛋白的调控作用，弄清ELL是否通过对其靶标蛋白的调控来抑制肿瘤的形成和发展？诠释ELL（C595A)突变体促进肿瘤转移的分子机制，以期最终阐明ELL及其突变体在肿瘤形成、发展和转移过程中的作用和机制，为肿瘤的临床治疗和药物筛选奠定基础。

ELL 是一个新鉴定的E3泛素连接酶，具有降解原癌基因c-Myc并抑制肿瘤形成的作用，本项目在前期研究工作的基础上，主要探讨ELL的酶活突变体ELL-C595A在促进肿瘤转移中的作用和机制。我们利用CRISPR/Cas9技术，首先在肺癌细胞系H1299中敲除了内源ELL, 再利用慢病毒系统获得转置野生型ELL和突变体ELL-C595A的稳定细胞系。在体外细胞培养体系，这两类细胞的生长特性没有区别，但体外细胞侵袭实验发现，ELL-C595A细胞系的侵袭能力显著高于野生型ELL转置细胞系。蛋白质组学分析发现：许多与细胞侵袭相关的基因在ELL-C595A细胞系中上调表达。通过裸鼠皮下成瘤实验发现：ELL-C595A H1299细胞所形成的皮下瘤不仅显著快于野生型ELL H1299细胞所成的皮下瘤，而且发生广泛的转移，包括：肝、肾和骨等组织器官，证明了突变体ELL-C595A的强烈促肿瘤转移能力。然而，通过大量转移瘤与原位瘤的ELL基因序列分析并没有发育ELL在基因水平C595位点的突变。经过蛋白组分析，我们认为：ELL的C595位可能在蛋白水平通过去巯基由半胱氨酸转变为丙氨酸，从而获得促肿瘤转移能力。进一步分析发现：半胱氨酸脱巯基酶可能在促肿瘤转移中发挥重要功能。该研究首次提出：肿瘤由原位瘤到转移瘤的转变，可能不需要经过基因突变，而只需要经过氨基酸水平的转变。