核糖体蛋白的O-GlcNAc糖基化修饰在肝细胞癌发生发展中的功能和机制研究

Liver is the second-largest organ in human body with the most abundant content of ribosome and the highest efficiency of de novo protein synthesis. Under normal circumstances, ribosome biogenesis and translation initiation are tightly regulated, whereas excessive ribosome biogenesis and protein translation often leads to tumor transformation. Therefore, loss of control in protein synthesis plays a critical role in the tumorigenesis and progression of hepatocellular carcinoma (HCC). However, the underlying mechanism for the aberrant activation of protein translation is little defined. In this study, we examine the role of O-GlcNAc modification of ribosomal proteins in the tumorigenesis and development of HCC for the first time. We will identify the O-GlcNAcylation of ribosomal protein. We also will examine the effect of O-GlcNAcylation on ribosome biogenesis and protein translation and uncover the underlying mechanism, thus elucidating the role of O-GlcNAc modification in ribosomal protein-mediated HCC progression; meanwhile, we will design and develop small molecular compounds that target the association between OGT and ribosome, providing new clues for clinical treatment of HCC.

肝脏是人体内核糖体丰度最高以及蛋白质合成最旺盛的器官。正常状态下，蛋白质翻译是受到精密调控并且严格限速的过程；而核糖体的异常组装和过度蛋白质翻译往往伴随肿瘤的发生。因此，蛋白质合成失控在肝细胞癌发生发展过程中发挥了重要作用。然而，肝细胞癌中蛋白质翻译过度活化的机制并不清楚。在本项目中，我们首次对核糖体蛋白的O-GlcNAc糖基化修饰在肝细胞癌发生发展中的功能和机制进行研究。我们拟鉴定肝细胞癌中核糖体蛋白的O-GlcNAc 糖基化修饰，研究O-GlcNAc 修饰对核糖体组装和蛋白质翻译的功能调控和分子机制，以期阐明肝细胞癌中O-GlcNAc 糖基化修饰在核糖体蛋白促进肿瘤过程的重要作用；同时将OGT与核糖体的结合作为潜在的药物靶点设计开发小分子化合物，为肝细胞癌的临床治疗提供新的线索。

原发性肝癌是全世界范围内常见的威胁人类生命的疾病之一，它是全球第五大高发和第三致死性的恶性肿瘤。其中肝细胞癌起源于肝细胞，是原发性肝癌的最常见类型。O-连接的β-N-乙酰葡萄糖胺（O-GlcNAc）修饰是一种广泛存在于细胞浆和细胞核蛋白质丝/苏氨酸上的动态、可逆的翻译后修饰，往往在包括肝细胞癌的多种肿瘤中上调，参与调节蛋白质磷酸化、稳定性和降解、亚细胞定位以及蛋白质之间的相互作用等。在本项目中，我们发现了核糖体蛋白RACK1的O-GlcNAc糖基化修饰在调控其蛋白质稳定性、核糖体定位以及PKCβII互作中的机制并进而影响癌基因翻译和肝细胞癌发生发展中的重要作用；发现Rab3A的O-GlcNAc糖基化在影响其GTP酶活性以及肝癌细胞迁移侵袭中的关键机制；发现RTN3的O-GlcNAc糖基化在影响其蛋白质稳定性、下游Chk2/p53信号通路活化和肝癌细胞生长中的生物学作用；发现糖基转移酶B3GALNT2通过影响MIF活性调节肿瘤组织中巨噬细胞浸润和肝癌生长的功能；发现了可溶性凝集素蛋白CLEC3B可以定位到外泌体并调节微环境中肿瘤细胞侵袭能力的作用。通过本项目的开展，我们发现了O-GlcNAc糖基化在影响肝癌相关蛋白质翻译和信号转导中的关键作用，同时也发现了糖脂代谢以及糖相关外泌体成分在塑造肿瘤微环境中的重要功能。在本项目的支持下，共发表SCI论文18篇，包括Journal of Hepatology、Gut、Journal of Hematology & Oncology等期刊，并获得授权专利1项。培养博士研究生11名和硕士研究生8名。