Ufmylation修饰在肿瘤细胞上皮间质转化中的作用和机制研究

Epithelial-mesenchymal transition (EMT) is a biologic process that allows a polarized epithelial cell to undergo multiple biochemical changes that enable it to assume a mesenchymal cell phenotype and functionality. EMT has been identified as a crucial process in embryogenesis, organ development, and cancer invasion and metastasis. Previous studies have shown that ubiquitination and multi-type ubiquitin-like modifiers regulate EMT through a variety of mechanisms. Ufmylation is a newly discovered post-translational modification that belongs to the ubiquitin-like modifiers family, which plays an important role in embryonic development and differentiation. But the exact molecular mechanism of Ufmylation in EMT has not been reported. UFL1 is a Ufm1-ligating enzyme for ufmylation. DDRGK1 is both a target protein and an important regulatory factor of ufmylation. In our previous work, we found that UFL1 can bind with SNAI1 and TWIST, and knockdown UFL1 induces EMT process in cancer cell. Therefore, based on previous studies, we speculate that UFL1 and DDRGK1 may be involved in EMT and cancer progression. The significance of this study is not only for ufmylation pathway, but also for cancer therapy and prognosis.

上皮间质转化(EMT)是上皮细胞转化为间质细胞并获得相应特性功能的过程，其不仅参与胚胎发育分化、器官形成等生理过程，而且与肿瘤恶化转移密切相关。研究显示，泛素化修饰和多种类泛素化修饰通过多种机制调控EMT发生。Ufmylation修饰是近些年新发现的一种类泛素化修饰，在发育和分化中发挥着重要的作用。然而，有关Ufmylation修饰在EMT中的作用机制至今未见报道。UFL1是Ufmylation修饰的E3连接酶；DDRGK1是修饰的靶蛋白和重要调控因子。我们的前期工作发现UFL1可以和SNAI1、TWIST相结合，并且，下调UFL1的蛋白表达水平诱导EMT发生。因此，我们推测Ufmylation修饰催化酶UFL1和调控因子DDRGK1通过调控EMT过程参与癌症转移，其分子机制的阐明不仅能丰富Ufmylation修饰的相关理论，同时对癌症治疗和预后也具有重要的理论意义。

上皮间质转化(EMT)是具有极性的上皮细胞经过多重生物学变化，转化为具有间质表型细胞的生物学过程。通过EMT过程，上皮细胞获得了一些列间质细胞表型特征，包括细胞形态、迁移和侵袭能力、干细胞属性、抗衰老和凋亡等。EMT不仅在胚胎发育和伤口愈合等生理过程中发挥重要作用，而且与癌症侵袭、转移和恶性进展等病理过程密切相关。UFMylation修饰是最新鉴定的一种类泛素化修饰。UFMylation修饰在内质网的稳态维持和胚胎发育中起重要作用；其修饰的异常与癌症等一系列人类疾病相关。有研究通过RNA-seq分析发现在细胞中敲除UFM1后，EMT相关基因的表达水平发生了显著变化。在TGF-β1诱导A549细胞发生EMT过程中，我们观察到UFMylation修饰因子UFL1、DDRGK1的表达与诱导因子SNAI1呈现负相关性。在乳腺癌细胞系中外源表达UFL1抑制SNAI1的蛋白水平，抑制UFL1则促进SNAI1蛋白表达。利用免疫共沉淀实验和GST pull-down实验，证实SNAI1蛋白与UFMylation修饰系统E3连接酶复合物中的UFL1存在蛋白相互作用；再结合点突变和细胞内UFMylation修饰实验，发现SNAI1蛋白是一个新的UFMylation修饰底物。通过蛋白质谱分析，鉴定了SNAI1蛋白的K157/K161/K253赖氨酸残基是主要的UFMylation修饰位点。UFMylation修饰影响SNAI1蛋白稳定性，从而影响其功能的发挥。本研究对EMT相关的癌症侵袭和转移、治疗和预后等提供理论支持，也丰富了UFMylation修饰的相关理论。