“ATG4B-Akt”正反馈环路形成的分子机制及其促HCC细胞生长作用的研究

Rapid growth of hepatocellular carcinoma (HCC) cells is closely related to the poor prognosis of HCC. So it is significant to explore the regulation mechanisms of HCC cell growth. Recently, the function of autophagy related 4B (ATG4B）on the regulation of cancer cell growth has been received much concern. However, it is unclear whether ATG4B is involved in the regulation of HCC cell growth. Our preliminary data for the first time showed that ATG4B promotes the growth of HCC cells in an autophagy-independent manner, and furthermore, we did pilot investigation on the corresponding mechanism and got several novel findings. Based on the innovative discoveries, together with previous reports, we hypothesize that ATG4B may promote the growth of HCC cells via inducing the formation of the positive feedback loop of ATG4B/Akt. In the present project, we will mainly illustrate the detailed mechanism by which the positive feedback loop of ATG4B/Akt forms. Moreover, we will identify that ATG4B is a novel target protein of Akt, and clarify the significance of ATG4B phosphorylation at Ser34 site in the formation of the positive feedback loop. Subsequently, the HCC cells, HCC-bearing nude mice and clinical human HCC samples will be used to evaluate the importance of the feedback loop in promoting HCC cell growth. The expected results of this project may provide scientific evidences for exploring novel anti-HCC strategies targeted ATG4B and its mediated ATG4B/Akt positive feedback loop.

肝细胞性肝癌（hepatocellular carcinoma，HCC）细胞的快速生长与HCC的不良预后密切相关，因此，探讨调控HCC细胞生长的分子机制具有重要意义。近年来，有关自噬相关蛋白4B（autophagy related 4B，ATG4B）调控肿瘤细胞生长的功能倍受关注，但其是否参与调控HCC细胞的生长，目前未见报道。我们在前期首次发现“ATG4B以自噬非依赖的方式促进HCC细胞生长，并对相关机制进行探索且有进一步创新发现”的基础上，提出如下假设：ATG4B可能通过介导“ATG4B-Akt”正反馈环路的形成而促进HCC细胞的生长。本项目将重点解析“ATG4B-Akt”正反馈环路形成的分子机制，证实ATG4B是Akt的一个新靶蛋白，揭示ATG4B的Ser34位点磷酸化在该正反馈环路形成中的关键作用，进而在HCC细胞模型、荷瘤鼠模型和临床HCC样本上探讨该正反馈环路促进HCC细胞生长的作用，为探索以ATG4B及其所介导的“ATG4B-Akt”正反馈环路为靶标的抗HCC新策略提供科学依据。

肝细胞性肝癌（HCC）是一种严重威胁人类健康的消化系统恶性肿瘤，HCC细胞的快速生长和耐药是HCC预后不良的重要因素。自噬相关蛋白4B（ATG4B）与多种肿瘤细胞的快速生长和耐药密切相关，因此，阐明调控ATG4B的分子机制，对于探索肿瘤治疗的新策略具有重要意义。在本项目中，我们发现：（1）在HCC细胞中，ATG4B可通过升高活性氧簇（ROS）的水平而激活蛋白激酶Akt。Akt可使ATG4B的Ser34位点磷酸化（即ATG4B是Akt的一个新靶蛋白），这种磷酸化修饰对HCC细胞的自噬流无明显影响，但可显著增强HCC细胞的瓦伯格效应（Warburg effect），促进HCC细胞的生长。进一步研究证实，ATG4B Ser34位点的磷酸化可促进ATG4B的线粒体转位；到达线粒体的ATG4B可通过与ATP合酶F1部分的5A1和5C1亚基相互作用而抑制ATP合酶的活性，升高线粒体ROS的水平；而细胞中高水平的ROS可促进Akt活化，活化的Akt又可进一步促进ATG4B的Ser34位点磷酸化。以上综合作用的结果，便形成了“ATG4B-Akt”正反馈环路，该环路可加速HCC细胞的生长。（2）热激转录因子1（HSF1）可通过结合于ATG4B基因的启动子区而上调其表达，从而增强表柔比星（epirubicin, EPI）诱导的保护性自噬，降低HCC细胞对EPI的敏感性。也就是说，“HSF1-ATG4B-细胞自噬”通路是导致HCC细胞耐受EPI的重要原因之一。以上两方面的发现为探索以“ATG4B-Akt”正反馈环路和“HSF1-ATG4B-细胞自噬”通路为靶标的抗HCC新策略提供了科学依据。.此外，我们还发现：①二甲双胍可与Bcl-xL/Bcl-2抑制剂ABT-263协同诱导p53功能缺陷型肿瘤细胞的凋亡；②在高水平表达Bcl-2的肿瘤细胞中，PPARγ的激动剂罗格列酮可增敏BH3模拟物(−)-gossypol诱导细胞凋亡的作用；③肝X受体（LXR）可通过上调SOCS3而抑制HCC细胞的增殖；④长链非编码RNA HULC可通过增加环氧合酶2（COX2）蛋白的稳定性而促进HCC细胞的生长。.就以上有关研究结果已发表科研论著6篇、会议论文4篇。