Runx1与ATM相互作用及其在稳定p53蛋白的分子机制研究

Chemo-resistance of cancer stem cells is the major contributor to cancer recurrence. Apoptosis caused by chemo-therapy was induced by DNA damage, in which p53 is a master regulator. Exception those patients with mutations or deletions of p53, some patients harboring wild type p53 still have poor prognosis. In our previous study, we found that loss of Runx1 conferred chemo- and radio-resistance to hematopoietic stem and progenitor cells with p53 down-regulation independent of mRNA. Usually patients with Runx1 loss of function mutations have unfavorable outcomes. So we propose that Runx1 could boost ATM activation through interaction with Tip60/KAT5 and FOXO3a. Activated ATM protects p53 from degradation mediated by MDM2 and induces cell cycle arrest, DNA repair and apoptosis. With conditional Runx1 knockout mouse model and human cord blood hematopoietic stem cells, this study will elucidate the mechanism of Runx1 regulation on p53 stability. All these results will enrich our knowledge of chemo-resistance and provide guidance for clinical treatment.

肿瘤干细胞逃逸化疗的杀伤作用是肿瘤复发的主要原因。通常放疗和铂类化疗药物通过DNA损伤激活ATM，诱导p53表达，促进细胞凋亡。在临床上，除携带p53突变或者缺失的肿瘤患者外，一些携带野生型p53肿瘤患者也表现出化疗耐受。我们前期研究发现Runx1条件性敲除导致造血干细胞p53蛋白不稳定，对化疗不敏感。同时Runx1功能缺失突变是急性髓系白血病中一个独立的不良预后标志。因此我们假设Runx1通过Tip60和FOXO3a与ATM作用，促进ATM激活，解离p53与MDM2的结合，从而稳定p53蛋白，对DNA损伤作出应答。本研究将以Runx1条件性敲除小鼠和人脐带造血干细胞为模型，采用免疫共沉淀、蛋白质质谱、蛋白质免疫印迹等技术以及小鼠移植方法等阐明Runx1调节p53蛋白稳定性的分子机制，研究结果加深人们对ATM活性的调节与化疗耐受关系的认识。

Runx1是在白血病中高频异常的基因之一，且在实体瘤的发生发展中也发挥重要作用。其功能缺失突变和高表达分别与急性髓系白血病（acute myeloid leukemia, AML）和宫颈癌的不良预后相关。我们计划研究AML中Runx1通过与ATM相互作用调节p53的稳定性。由于Runx1条件性敲除小鼠无法繁殖，结合科室研究方向和本团队的研究方向，将研究内容调整为三个方面：①我们研究发现在AML中，Runx1调控的miRNA的靶基因和Runx1相关基因都富集在MAPK信号通路，且其中部分基因与不良预后相关；体外细胞模型发现Runx1功能缺失突变会导致MAPK信号通路异常，抑制其激活，会促进细胞对AraC的应答。这为临床上携带Runx1功能突变的AML的个性化治疗提供了理论基础。②同时，我们在宫颈癌的研究中，发现Runx1在癌组织中高表达，与不良预后正相关。Runx1表达的升高会降低细胞对放化疗的敏感性，从而使得这些在不良环境的竞争中获得优势。进一步研究发现，Runx1的升高会促使p53表达升高，但是凋亡没增加。接着发现Runx1会上调MRN复合体，从而加速DNA的损伤修复。后续研究正在进行中。③因为我们一直关注蛋白质翻译，我们发现与蛋白质翻译相关的lncRNA RPPH1在卵巢癌中特异性高表达，与不良预后正相关。体外模型中发现RPPH1能促进细胞增殖。RPPH1正相关基因富集在氧化磷酸化、核糖体生成等信号通路，且这些基因中许多为c-Myc靶基因。接着，RPPH1调节c-Myc的表达不依赖于去转录水平的调控，而是调节c-Myc蛋白质的稳定性。我们在RPPH1高的细胞中，也证实了c-Myc靶基因表达的上调、ATP生成增加、蛋白质翻译速率的上升。在RPPH1高表达的细胞中敲低c-Myc，能显著抑制RPPH1所引起的ATP和蛋白质生成以及细胞增殖的变化。随后，RIP实验证明了RPPH1通过与c-Myc相互作用，减少了其泛素化，从而加强其稳定性。体内动物实验也证实抑制RPPH1能阻止肿瘤细胞生长。这为RPPH1高的卵巢癌提供了靶向治疗的策略。同时，我们在卵巢癌中鉴定出与预后相关的miR-mRNA相互作用网络，进一步分析显示miR-506-3p 可以通过调控SNAI2 抑制卵巢癌细胞迁移和侵袭的能力，并影响卵巢癌细胞的EMT过程。