14-3-3η蛋白及其抑制剂对肿瘤代谢重塑和凋亡的调控作用及其在无功能垂体腺瘤发生发展中的机制研究

To date, no effective and targeted drugs have been used for the therapy of clinically non-functional pituitary adenomas (NFPAs). In the search to develop a logical treatment strategy, several investigators have attempted to understand the pathological mechanism of NFPAs. 14-3-3 protein is highly conserved family of proteins, there are 7 subtypes. The effect of 14-3-3 protein and its inhibitor on tumors have been described, but the mechanisms remain unclear. In our preliminary study, the significant metabolic remodeling was found in the NFPAs by the systematical metabolomics for the first time. And our results indicated the specifically high- expressed 14-3-3η protein in the NFPAs may remodel cell metabolism and inhibit apoptosis by interacting with its targeted protein, thereby 14-3-3η protein playing an important role in the development and progression of NFPAs. At present, the role and mechanisms of 14-3-3η protein in NFPAs have not been reported. In the present study, we observed the effect of 14-3-3η proteins on cell metabolism and cell apoptosis and further clarified the biological significance of 14-3-3η proteins in NFPAs. Furthermore, we will identify the regulatory mechanism of 14-3-3η proteins in metabolicand apoptosis pathway, using in vitro cell culture and animal models, and demonstrate the effect of 14-3-3η inhibitor Difopein on the growth of NFPAs. The study not only can further clarify the pathogennesis of NFPAs, but can also provide a potential therapeutic target.

无功能垂体腺瘤(NFPAs)目前缺乏有效的药物治疗，针对其发病机制进行深入研究是寻找治疗靶点的合理途径。14-3-3蛋白及其抑制剂在肿瘤中的作用已被阐述，但机制仍不清楚。14-3-3蛋白是高度保守的蛋白家族，共有7个亚型。本课题组前期工作中首次对NFPAs进行了系统的代谢组学研究并发现NFPAs存在明显的代谢重塑，且这不同于以往肿瘤代谢的 ‘Warburg 效应'，同时发现在NFPAs中特异性高表达的14-3-3η蛋白可能通过与其靶蛋白相互作用重塑细胞代谢和抑制细胞凋亡，从而影响NFPAs发生和发展。目前，14-3-3η蛋白在NFPAs作用机制未见报道。在本研究中，我们利用体外培养细胞和动物模型，通过14-3-3η的过表达或抑制，观察其在细胞代谢和凋亡通路中的调控机制，并阐明其抑制剂Difopein对NFPAs生长的影响。本研究不仅进一步阐明NFPAs的发病机制，同时还可提供潜在的治疗靶点

无功能垂体腺瘤(NFPAs)目前缺乏有效的药物治疗，针对其发病机制进行深入研究是寻找治疗靶点的合理途径。14-3-3蛋白及其抑制剂在肿瘤中的作用已被阐述，但机制仍不清楚。14-3-3蛋白是高度保守的蛋白家族，共有7个亚型。与其它蛋白亚型相比，14-3-3η蛋白亚型在疾病中的机制的研究甚少，并且14-3-3η蛋白亚型在肿瘤发生和发展的作用机制未见报道。在本研究中对不同垂体瘤亚型和正常垂体进行蛋白质组学研究，结果显示14-3-3η在无功能垂体腺瘤中特异性的高表达。14-3-3蛋白在细胞代谢调节中起到重要的作用。但14-3-3η蛋白如何调节无功能垂体腺瘤的代谢重塑，从而影响肿瘤的发生和发展？这些问题不甚明了。本课题组首次利用GC-MS和CE-MS技术对无功能垂体腺瘤进行了系统的代谢组学研究并发现NFPAs存在明显的代谢重塑，无功能垂体腺瘤三羧酸循环减少，核苷酸代谢增加和磷脂合成增加。同时糖酵解异常，代谢产物乳酸明显减少。这也表明无功能垂体腺瘤能量代谢异常：氧化磷酸化抑制和糖酵解异常下调，这不同于以往肿瘤代谢的 ‘Warburg 效应'。进一步免疫组织化学，全外显子测序和呼吸链复合物I活性检测研究发现，在无功能垂体腺瘤中存在线粒体氧化磷酸化功能异常和线粒体数量异常增加。体外利用鱼滕酮(100nM)和草氨酸(50mM)处理建立细胞模型研究证实糖酵解异常和线粒体功能障碍激活AMPK-PGC1通路促进线粒体的生物合成。且体外研究进一步证实，14-3-3η蛋白是潜在糖酵解抑制剂，14-3-3η通过泛素化作用减少LDHA的表达，其在促进线粒体合成中起到关键作用。同时，14-3-3η抑制剂R18明显减少垂体瘤细胞的增殖。总之，我们研究证实糖酵解异常和氧化磷酸化异常协同促进线粒体合成。我们14-3-3η是一个潜在的糖酵解抑制剂，导致代谢重塑和诱导线粒体合成，这为理解线粒体增多机制提供了新的理论基础，为线粒体功能损伤相关疾病提供治疗策略。