凝溶胶蛋白GSN调控PKR-p38信号通路抑制胃癌侵袭转移的分子机制

Gelsolin (GSN) is a cytoskeletal protein which participates in cell motility and plasticity and promotes tumor progression. The recent studies have shown that gelsolin is involved in many aspects of signal transduction and play an important role in tumor invasion and metastasis. However, the detailed mechanism is not clear. Our preliminary data showed that GSN expression decreased in gastric cancer and inhibited the gastric cancer invasion and metastasis via the regulation of the p38 MAPK kinase. Moreover, we identified that GSN interact with PKR by mass spectrometry. Based on the vital fouding, we propose that the GSN regulate the p38 signaling pathway via interaction with PKR, and then inhibit the invasion and metastasis of gastric cancer cell. In this project, we will intend to measure the interaction between GSN and PKR by proximity ligation assay (PLA) and fluorescence resonance energy transfer (FRET), and identify the functional domain of GSN interaction with PKR, which will explain the mechanism of GSN regulated PKR. Using in vitro over-expression/silencing PKR proteins model and transwell/metastasis assay, we will determine the role of PKR on gastric cancer invasion and metastasis. We will perform an immunoprecipitation of PKR and identify the upstream and downstream proteins of p38 signaling pathway by mass spectrometry. Using in vivo imaging technology, we will dynamically observe the metastatic tumor development in the gastric cancer tumor-bearing mice with different GSN expression. This project will characterize the new function of GSN and determine the detailed molecular mechanism of GSN in gastric cancer metastasis suppression through the regulation of PKR-p38 signaling pathway.

凝溶胶蛋白（GSN）是细胞骨架重要调控蛋白，可影响细胞迁移参与肿瘤进程。最新研究显示GSN可作为信号传导分子在肿瘤侵袭转移中发挥作用，但具体机制未知。我们前期结果显示胃癌低表达GSN，GSN可影响p38激酶活性抑制胃癌转移，而质谱鉴定GSN的结合蛋白是蛋白激酶PKR。因此提出假说：GSN可能直接影响PKR调控p38通路，从而抑制胃癌细胞侵袭转移。基于前期基础，本项目拟应用邻位连接技术PLA、FRET等研究GSN与PKR蛋白之间相互作用，鉴定两者结合的关键结构域以明确GSN调控PKR的机制；利用过表达/沉默PKR结合侵袭转移实验研究PKR对胃癌细胞侵袭转移的作用；通过免疫共沉淀和质谱研究PKR调控p38信号通路的上下游蛋白分子；利用胃癌转移模型和活体成像技术动态观察不同GSN表达胃癌细胞荷瘤小鼠的转移情况。该研究有望阐明GSN的新功能，明确GSN-PKR-p38通路抑制胃癌侵袭转移的新机制。

胃癌是我国最常见的恶性肿瘤之一，侵袭和转移是导致胃癌患者治疗失败和死亡的最主要原因，因此探究胃癌侵袭转移分子机制对提高胃癌患者生存率具有重要意义。本项目在前期研究发现凝溶胶蛋白（GSN）在胃癌低表达且与胃癌进展转移相关的基础上，通过多种分子生物学手段结合动物体内实验系统深入的阐明了GSN 作为信号传导分子在胃癌侵袭转移中的具体作用和详细的分子机制。.首先我们通过增殖/克隆生长、划痕侵袭转移以及动物体内实验证实GSN的表达状态对胃癌细胞的生长无显著作用，但低表达GSN可显著增强胃癌细胞的侵袭迁移潜能和体内远处转移能力。这表明GSN是胃癌细胞的转移抑制基因。进一步分子机制研究我们发现胃癌细胞中GSN可与蛋白激酶PKR特异性结合，GSN可通过调控胃癌细胞在应急状态下的PKR磷酸化水平进而影响其下游MAPK p38信号通路，抑制胃癌细胞的转移能力。胃癌细胞表型分析研究发现GSN通过调控下游PKR-p38信号通路进而影响细胞骨架重构和上皮间质转化从而抑制胃癌细胞的侵袭迁移。利用胃癌动物体内转移模型，我们证实低表达GSN可促进胃癌细胞荷瘤小鼠的远处转移，而高表达GSN或抑制其下游PKR-p38功能活性则可抑制远处转移。临床胃癌患者病理组织也证实GSN-PKR-p38信号通路蛋白分子的表达变化与胃癌患者转移状态和生存期显著相关。在此基础上，我们进一步探讨了胃癌细胞低表达GSN的原因，发现肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）可通过上调DNA甲基转移酶DNMT1在表观遗传水平沉默胃癌细胞的GSN表达，从而介导胃癌细胞的侵袭转移。胃癌微环境TAMs高表达GSN，并可通过外泌体介导microRNA和功能性蛋白传递诱导胃癌细胞的化疗药物抵抗和侵袭转移。.该研究确定了凝溶胶蛋白GSN是胃癌细胞转移抑制基因，并阐明了GSN-PKR-p38信号通路抑制胃癌侵袭转移的分子机制，并进一步阐明了胃癌微环境肿瘤相关巨噬细胞TAMs不仅调控胃癌GSN低表达，而且通过外泌体介导胃癌化疗抵抗和侵袭转移。该项目研究为临床胃癌的诊治提供重要的理论和实验基础。