F-box泛素连接酶调控的自噬在食管鳞癌发生中的作用及机制研究

Recent studies showed that ubiquitylation of autophagy-related protein could inhibit autophagy and promote tumorigenesis. Our previous work showed that knockdown of FBXO7, FBXL20 and FBXO34 induced autophagy and inhibited esophageal squamous cell carcinoma (ESCC) cell proliferation. The incidence rate of ESCC is higher in Linzhou, Henan, China. Here we regard F-box proteins as a point and take ESCC as the research object for further explore: ①Identification of F-box proteins which inhibits autophagy and promotes cell proliferation in ESCC cells using siRNA library; ②Identify autophagy-related substrate of F-box protein; ③Elucidate the mechanism of F-box-mediated substrate ubiquitination in regulating autophagy; ④Explore the clinical-correlation between F-box，substrate and autophagy marker in ESCC tissues; ⑤Reveal the role and mechanism of F-box-regulated autophagy in ESCC tumorigenesis. In all, our results would find new F-box-regulated autophagy pathway, explore the mechanism of autophagy inhibition in ESCC tumorigenesis and provide novel strategy for drug design targeting autophagy regulators.

当前研究表明泛素连接酶能通过介导自噬相关蛋白的泛素化修饰来抑制自噬，进而促进肿瘤的发生发展。申请人前期工作表明，基因敲除FBXO7、FBXL20和FBXO34可以诱导食管癌细胞发生自噬并抑制细胞增殖。因此，本课题拟以F-box蛋白为切入点，以我国林州地区高发的食管鳞癌为对象，系统开展以下研究：①利用RNA干扰技术，筛选鉴定与食管鳞癌“自噬抑制并促肿瘤增殖”相关的F-box蛋白；②鉴定F-box蛋白调控的自噬相关底物分子；③F-box蛋白介导的底物泛素化对自噬的调控机制；④F-box蛋白、底物及自噬标志物在食管鳞癌临床标本中的表达特征及三者相关性；⑤揭示F-box泛素连接酶调控的自噬在食管鳞癌发生中的作用及机制。项目的实施将有望发现新的F-box泛素化调控通路，阐明食管鳞癌自噬抑制的分子机制，并为设计针对自噬调节分子的肿瘤靶向药物提供新的策略与依据。

探索自噬在哺乳动物细胞中的分子调控机制，研明细胞外刺激信号诱导自噬发生的应答通路一直是该领域的核心问题之一。本项目中，我们通过质谱分析，鉴定出E3泛素连接酶CRL4 DCAF1/VprBP为新的细胞自噬调控蛋白，发现葡萄糖饥饿可以刺激肿瘤细胞中泛素连接酶CRL4 DCAF1/VprBP活化，导致Rheb泛素化降解，进而抑制mTOR活性，激活自噬。该工作揭示了CRL4 DCAF1/VprBP参与葡萄糖缺失所诱导的细胞自噬的分子机制，也为临床抗肿瘤治疗提供了新的靶点及思路。. 去泛素化酶通过水解底物蛋白和泛素间的硫酯键，移除泛素分子，逆转泛素化过程，保护底物不被蛋白酶体水解或者调控底物的细胞定位和活化。当前研究表明多个去泛素化酶是潜在的促癌基因和具备前景的抗肿瘤分子靶点，但其在不同肿瘤中的表达特征和作用机制具有肿瘤特异性。本项目中，我们发现去泛素化酶USP7，USP14，UCH37在食管鳞癌中过表达，使用USP7小分子抑制剂P5091，USP14及UCH37小分子抑制剂b-AP15和广谱去泛素化酶抑制剂PR-619均能显著抑制食管鳞癌细胞的增殖，并揭示了其抗肿瘤机制，为基于靶向去泛素化酶的抗食管鳞癌治疗策略提供了科学依据。.