膜整联蛋白β4入核及其促进细胞凋亡的机制研究

The localization of integrin β4 (ITGB4) determines its function. When localized on membrane, ITGB4 participates in the regulation of cell proliferation and migration, while ITGB4 in nuclear promotes cell apoptosis. However, the mechanisms of ITGB4 nuclear translocation and apoptosis-promoting effect are not clear. In previous study, we found that the level of ITGB4 was upregulated in vascular endothelial cells deprived of serum and FGF-2, on which condition a chemical small molecule ECPC could induce ITGB4 nuclear translocation and lead to vascular endothelial cell apoptosis. Given that the property of growth factor secretion and high ITGB4 level in tumor cells, inspired by our previous study, we identified a small molecule SEC that could promote ITGB4 nuclear translocation and apoptosis in cells with high expression of ITGB4 in the presence of serum, which was suppressed by the annexin A7 (ANXA7) inhibitor ABO. SEC triggered the interaction of ANXA7 and ITGB4. In addition, gene microarray and the confirmation results showed that ITGB4 nuclear translocation trigged the expression of ATF3 and apoptosis-related genes. Therefore, we raise the hypothesis that the interaction of ANXA7 and ITGB4 promotes ITGB4 nuclear translocation, leading to the upregulation of apoptosis-related genes expression by activating ATF3 transcription. Proving the hypothesis could suggest new therapeutic clues for cancer treatment.

膜整联蛋白β4（ITGB4）的细胞定位决定其功能，在细胞质膜上，ITGB4调控细胞增殖和迁移等过程。在细胞核中，ITGB4促进凋亡。但是，ITGB4入核及其促凋亡的机制尚未搞清。先前，我们发现去血清和生长因子会使血管内皮细胞中ITGB4表达升高，此时，可用一种小分子ECPC促进ITGB4入核和凋亡。鉴于很多肿瘤细胞分泌生长因子和高表达ITGB4，受先前工作的启发，在有生长因子的条件下，我们找到了一种能在ITGB4高表达的细胞中促进ITGB4入核和凋亡的小分子SEC，并观察到膜联蛋白A7（ANXA7）的抑制剂ABO能抑制SEC的作用，而SEC能促进ITGB4和ANXA7相互作用，另外，基因芯片及其验证结果表明，ITGB4入核促进了ATF3和凋亡相关基因的表达。因此，我们提出ANXA7与ITGB4相互作用促进ITGB4入核，并通过ATF3上调促凋亡基因的假设。证明该假设可为肿瘤治疗提供新线索。

膜联蛋白 A7（ANXA7）与膜整联蛋白β4（ITGB4）能相互作用，ANXA7 GTPase能调节ITGB4 Y1494位点的磷酸化。ITGB4的功能与其在细胞中的定位密切相关。定位于细胞核中的ITGB4诱导细胞凋亡。但是ITGB4入核及入核后调节凋亡的机制均未搞清。ANXA7能通过发挥GTPase活性介导膜融合。我们提出ANXA7 GTPase的活化可能通过增加ITGB4的磷酸化、诱导ITGB4入核、促进细胞凋亡的假设。ANXA7能抑制前列腺癌转移。但是ANXA7 GTPase对肿瘤转移的作用及其机制仍不清楚。Raf激酶抑制蛋白（RKIP）是一种肿瘤转移抑制因子，RKIP是否与ANXA7结合从而抑制ANXA7 GTPase的激活并不清楚。此外，RKIP对ANXA7介导的信号通路的调控作用也没有搞清。因此，我们用转移性的前列腺癌细胞系PC3、RKIP敲除的HEK293T细胞系（HEK293T RKIP-/-）、RKIP野生型的HEK293T细胞系（HEK293T RKIP+/+）和裸鼠PC3-3M-Luc原位肿瘤转移模型，研究了ANXA7 GTPase对肿瘤转移的调控机制。在本项目中，鉴定了ANXA7 GTPase的化学小分子激活剂SEC，以SEC和ANXA7 GTPase的抑制剂ABO为工具，取得了以下重要成果：1、发现ANXA7 GTPase的激活可以促进ITGB4高表达的肿瘤细胞凋亡。2、发现ANXA7通过发挥GTPase活性增加ITGB4的磷酸化，诱导ITGB4向细胞核转移。3、鉴定了位于细胞核中的ITGB4促进肿瘤细胞凋亡的新功能：ITGB4与ATF3的启动子结合，激活ATF3的转录，从而促进其下游促凋亡基因的表达，促进细胞凋亡。4、发现ANXA7 GTPase的激活可以抑制RKIP低表达的前列腺癌PC3细胞的转移。5、发现ANXA7通过发挥GTPase活性促进AMPK的磷酸化，被激活的AMPK通过mTORC1/STAT3通路抑制促转移基因的表达。6、证明了RKIP与ANXA7结合阻断了由SEC诱导的ANXA7 GTPase的活化所介导的下游信号通路。7、SEC抑制裸鼠PC-3M-Luc原位肿瘤的转移。这些成果为肿瘤治疗中有效靶标的发现和新药先导化合物的研发奠定了基础。