NOR1与β-catenin相互作用抑制鼻咽癌上皮间质变和侵袭转移的分子机制

Oxidored-nitro domain containing protein 1 (NOR1) is a novel member of the nitroreductase family and a putative tumor suppressor gene. Overexpression of NOR1 in NPC cells resulted in a significant morphological change and decreased expression of epithelial-mesenchymal transition (EMT) inducers (e.g., slug and vimentin), but induced cytokeratin 13 expression. However, the mechanism of NOR1 in EMT is unknown. Wnt/β-catenin pathways are involved in EMT and activated in nasopharyngeal carcinoma. NOR1 interactes with β-catenin protein in NPC cells and decreases β-catenin protein level. We hypothesize that NOR1 modulates the β-catenin post-translational modification and promotes its degradation by binding to β-catenin, thus inhibits EMT and invasion. This project will further study how NOR1 functions in Wnt/β-catenin signaling pathways and EMT in NPC cells. Delete mutants would be constructed and used to deciphering the protein domains required for NOR1-β-catenin interaction.

NOR1是我室自主克隆的抑瘤基因，在鼻咽癌中表达显著下调。在鼻咽癌细胞中稳定表达NOR1引起细胞形态、细胞骨架改变，抑制上皮-间质变（EMT）分子Slug、vimentin mRNA和蛋白表达。NOR1蛋白并不能作为转录因子直接调节基因的表达，其抑制Slug等分子 mRNA表达的机制不明。Slug是Wnt/β-catenin通路的靶基因。我们发现NOR1与β-catenin存在交互作用，抑制β-catenin蛋白表达和入核，但不影响其mRNA水平。我们推测NOR1通过结合β-catenin，影响其蛋白翻译后修饰，促进其降解，从而抑制Slug转录、EMT和侵袭转移。本项目拟进一步研究NOR1在鼻咽癌侵袭转移中的作用，深入解析NOR1与β-catenin交互作用对Wnt/β-catenin信号通路、EMT及鼻咽癌恶性生物表型的影响和分子机制；解析NOR1发挥上述作用所需蛋白结构域。

NOR1是项目负责人课题组自主克隆得到的鼻咽癌抑瘤基因，在鼻咽癌组织中表达显著下调。本项目建立了稳定表达NOR1的鼻咽癌细胞系和干扰NOR1表达的细胞系，系统研究了NOR1在鼻咽癌上皮-间质变（EMT)和侵袭转移中的作用和分子机制。1，发现NOR1抑制转录因子Slug和间质细胞marker波形蛋白vimentin表达，上调上皮性角蛋白，从而抑制EMT和鼻咽癌细胞的运动、侵袭和转移能力。2，证明了Slug是鼻咽癌中存在过表达的主要EMT驱动因子；Vimentin过表达与NPC不良预后相关，是NPC抗转移治疗重要靶点。3，深入研究了NOR1抑制Slug表达的分子机制。通过基因芯片筛查发现NOR1引起先导因子FOXA1以及组蛋白去乙酰化酶HDAC2表达增加。ChIP-qPCR证实FOXA1可以直接结合Slug启动子，抑制其转录。NOR1上调FOXA1和HDAC2，引起Slug启动子H3K9ace水平降低，而H3K9me3水平增高，抑制其转录。在临床样本中检测发现NOR1、FOXA1、krt4在鼻咽癌组织中表达下调，呈正相关；而Slug在鼻咽癌组织中表达增加，与krt4、FOXA1呈负相关。4，发现NOR1可以结合β-catenin蛋白并促进β-catenin蛋白降解，从而降低Wnt/β-catenin信号水平，同时NOR1抑制了Wnt1,Wnt3a诱导的Slug表达。本研究阐明了NOR1抑制鼻咽癌上皮间质变的分子机制，揭示了鼻咽癌上皮-间质变的关键驱动因子是Slug，率先发现了先导因子FOXA1在鼻咽癌中表达下调，并证明了FOXA1是鼻咽癌上皮-间质变和侵袭转移的负调节因子。项目执行期间发表SCI论文9篇，MEDLINE收录论文1篇。代表性论文发表在Cancer letters, J Cell Physiol(3篇）,Oncotarget, J Cancer等杂志。申报获得国家发明专利5项。培养博士研究生2名，其中一名获得2016年度湖南省优秀博士学位论文。培养硕士研究生3名。项目负责人获评为湖南省高校青年骨干教师，入选中南大学“升华育英”计划。