PDE4D调控I型干扰素信号传导的化学生物学研究

Type I interferons (IFNs) are widely used in clinic for the treatment of a variety of cancers through JAK/STAT pathway signaling, but the negative regulation of this pathway is still not clear. The understanding of its mechanism will be important to reduce the side effects of IFNs and reveal the tissue-specificity of JAK/STAT pathway. Previously by using luteolin as a probe we found that PDE4D isoforms can interact with IFNAR2, and inhibit the PKA-induced SHP-2 activation. To investigate the mechanism of PDE4D isoforms in the regulation of type I IFNs-mediated anti-tumorigenesis, in this project we will use luteolin as a probe to confirm the function of PDE4D isoforms in JAK/STAT pathway signaling, to study the mechanism of luteolin on the regulation of PDE4D activity through TPL2-MEK-ERK pathway, and to study the mechanism of ERK and PKA on the regulation of IFNAR2-bound PDE4D isoforms. The purpose of this project is to reveal the new function of PDE4D isoforms and the mechanism of PDE4D in the negative regulation of type I IFNs-mediated JAK/STAT pathway signaling.

I型干扰素临床上被用于抗肿瘤的治疗，通过JAK/STAT信号通路发挥作用，但其负调控机制尚不明确。深入了解其调控机制对降低干扰素的临床副作用，阐明JAK/STAT信号通路的组织特异性问题具有重要的意义。我们前期以木犀草素为探针发现了多个PDE4D亚型可以与干扰素受体（IFNAR2）结合，抑制了PKA对磷酸酶SHP-2的激活作用，从而发挥了木犀草素增强I型干扰素抗肿瘤细胞增殖的作用。为了进一步研究PDE4D家族成员在介导I型干扰素抗肿瘤作用中的分子机制，我们拟以木犀草素为探针，确定这些PDE4D家族成员在JAK/STAT信号传导中的功能，研究木犀草素通过TPL2-MEK-ERK通路调控PDE4D活性的作用机制，研究ERK和PKA对这些与IFNAR2结合的PDE4D家族成员的调控机制。旨在明确PDE4D家族成员在JAK/STAT信号传导中的新功能，阐明它们在I型干扰素负调控中的作用与机制。

I型干扰素临床上被用于抗肿瘤的治疗，通过JAK/STAT信号通路发挥作用，但其负调控机制尚不明确。深入了解其调控机制对降低干扰素的临床副作用，阐明JAK/STAT信号通路的组织特异性问题具有重要的意义。我们通过研究，发现第二信使cAMP通过PKA激活酪氨酸磷酸酶SHP-2的活性，及其与干扰素受体和STAT1的结合，发挥其抑制JAK/STAT信号传导的作用；促炎因子前列腺素E2通过PKA-SHP-2途径抑制了I型干扰素的信号传导及其抗肿瘤作用；I型干扰素通过STAT3/NF-κB途径诱导Cyclooxygenase-2的表达和前列腺素E2的生成，通过非甾体抗炎药抑制Cyclooxygenase-2的表达和活性可以进一步增强I型干扰素的信号传导；PDE4参与了cAMP-PKA对JAK/STAT信号传导的调控。此外，我们也首次发现中药大黄的主要成分大黄素为26S proteasome的抑制剂。Emodin抑制了26S proteasome介导的受体泛素化和蛋白质降解，增强了STAT1的激活，抑制了STAT3的激活，增加了JAK/STAT信号通路下游靶基因的表达，从而在体外与动物体内发挥了其增强I型干扰素抗肿瘤的作用。以上结果表明， PKA/PDE4/SHP-2途径是调控JAK/STAT信号传导的一条重要的负调控通路，为将前列腺素E2和PDE4开发为新的个性化临床诊断标志物用于指导I型干扰素的临床应用奠定了基础，也为将26S蛋白酶体抑制剂与干扰素联用从而提高干扰素疗效提供了新的临床治疗思路。