NF-κB转录因子调控谷氨酰胺酶在乳腺癌中的功能及其分子机制研究

Glutaminase plays a critical role in breast cancer cell metabolism.Previous studies showed that glutaminase can promote breast cancer cell growth and supply more intermediate substrates for cancer cell division. In our recent studies, we found that NF-κB can regulate the phosphorylation of glutaminase，increase glutaminase activity and promote cancer cell growth, invasion and metastasis.However, the molecular mechanism is not well understood. In this project, we will use siRNA interfering and kinase inhibitors to identify the mitochondrial kinases inducing glutaminase phophorylation, then figure out the phosphorylation sites by mutagenesis and mass spectrum.At the same time,we will investigate the signaling pathway in which NF-κB regulates glutaminase by using the information got from Next Generation Sequencing(NGS). Completion of this project will determine the molecular mechanism of glutaminase regulation in breast cancer cell growth and indicate the potential for glutaminase in diagnosis and treatment of breast cancer.

谷氨酰胺酶在乳腺癌细胞的代谢过程中起着重要的作用, 它不仅可以促进癌细胞的生长, 而且能提供用于癌细胞分裂的许多中间底物。我们近期研究发现, 在乳腺癌细胞中, NF-κB转录因子可以增强谷氨酰胺酶的磷酸化提高其活性, 并促进癌细胞的生长、侵袭和转移（Wang et al. 2010, Cancer Cell 18: 207-219）。但目前对上述效应形成的具体分子机制仍不清楚。在本项目中，我们将利用siRNA干扰或特异性抑制剂鉴定存在于线粒体内引起谷氨酰胺酶磷酸化的激酶，并通过基因突变以及质谱技术确定谷氨酰胺酶磷酸化的位点; 同时利用高通量测序中获得的NF-κB受到抑制时有明显差异的基因及信号转导通路的信息，探讨NF-κB调控谷氨酰胺酶活性的信号转导通路。上述研究对于阐明谷氨酰胺酶促进乳腺癌生长的分子机制，明晰其在乳腺癌诊疗过程中的作用具有重要的意义。

谷氨酰胺代谢在肿瘤发生发展过程中发挥重要作用。作为谷氨酰胺分解的第一个酶，谷氨酰胺酶C(GAC)已经成为癌症治疗的重要靶点，许多研究都集中在肿瘤细胞中GAC加强表达的机制上。然而，对于GAC的翻译后修饰知之甚少。在这里，我们发现，磷酸化是GAC的一个重要的翻译后修饰，它是肿瘤组织和癌细胞中较高的谷氨酰胺酶活性主要因素。我们确定GAC的关键磷酸化位点Ser314，该磷酸化是受NF-κB-PKCε通路调控的。在癌细胞中，通过S314A突变阻断Ser314磷酸化能抑制谷氨酰胺酶活性，触发基因重组以及减缓肿瘤恶性。此外，我们发现高水平的GAC磷酸化与肺癌患者生存率低有关。这些发现突出了一种以前不被重视的通过磷酸化激活GAC的机制，并证明靶向谷氨酸酶活性可以抑制原癌转化。为开发抗肿瘤的药物奠定理论基础。