细胞骨架结合蛋白通过转录因子CREB调控肿瘤发生发展的分子机制研究

Our previous reports showed that, the special arrangements of microfilament and microtubule in tumour cells decided the cell biological behaviors, such as cell proliferation, apoptosis, metastasis. Furthermore, the mechanism tightly related to the intracellular signal pathway and transcription factor CREB-mediated targed genes which controlling the biological behaviors mentioned above. However, little is known about the proteins which can bind to microfilament and microtubule and regulate its functions，as well as the cellular and molecular mechanisms underlying these processes. Therefore, we identified 5 kinds of cytoskeleton-binding protein (RhoA，Rac1，Girdin，WAVE1 and Calponin) in the tissues and cells of lung, liver, and breast cancers，by the methods of Affymetrix gene chip and pathway array. In the present study, we will further explore whether the Rho/ROCK/Calponins, Rac1/WAVE1 and EGF/Akt/Girdin pathways regulate p-CREB expression through cytoskeletal arrangements, and hereby affect the expression of genes related to tumor development. The results of this research will expand our knowledge on the regulating role of cytoskeleton-binding protein on tumor development through CREB phosphorylation.

我们的前期研究结果发现，肿瘤细胞内微丝和微管纤维的特殊排列决定了细胞增殖、凋亡和转移等生物学行为；其机制与细胞内信号转导通路和转录因子CREB介导上述行为的靶基因密切相关。然而，能与细胞骨架结合、并调控其功能的蛋白及其作用机制尚不清楚。基于此，我们采用Affymetrix基因芯片和Pathway array技术在不同转移能力的肺癌、肝癌和乳腺癌细胞及组织中筛选并鉴定出与凋亡和转移有关的5种细胞骨架结合蛋白（RhoA，Rac1，Girdin，WAVE1和Calponin家族分子）。本课题将在组织和细胞水平进一步探讨Rho/ROCK/Calponins, Rac1/WAVE1, EGF/Akt/Girdin通路是否通过调控细胞骨架排列和运动，影响CREB的磷酸化水平，进而介导相关靶基因的表达。本项目的研究成果将拓展我们对细胞骨架结合蛋白调节转录因子CREB影响肿瘤发生发展过程这一新功能的认识。

我们的前期研究结果发现，肿瘤细胞内微丝和微管纤维排列发生改变后，通过影响细胞内信号转导通路，调控转录因子CREB的活性，进而介导增殖、凋亡和迁移等靶基因的表达。然而，能与微丝和微管结合、并调控其功能的蛋白及其作用机制尚不清楚。本课题将在组织和细胞水平研究细胞骨架结合蛋白通过影响CREB的磷酸化水平，进而介导与增殖、凋亡和迁移相关的靶基因表达。研究结果首先发现，pCREB高表达诱导肾癌发生；降低pCREB水平后显著性抑制了肾癌细胞的迁移和侵袭，同时伴随丝状伪足的形成减少；pCREB通过EMT介导肾癌细胞转移，但是并没有通过vimentin起作用。其次，在研究CREB的下游靶基因时发现，CREB能靶向SKA2的CRE序列；降低肿瘤细胞系中的CREB水平能显著性降低SKA2的表达，升高CREB的表达能逆转SKA2降低诱导的细胞增殖和肿块大小。在组织水平上也发现，CREB和SKA2的表达成正相关。 最后，我们还发现，降低pCREB 抑制丝状伪足形成的机理与微丝相关蛋白Girdin的分布发生改变密切相关。通过本课题的研究，将为揭示细胞骨架结合蛋白影响原癌基因CREB的表达进而调控肿瘤发生的分子机制奠定基础。