参与镉诱导肺癌发生的活性蛋白激酶组学研究

镉是烟气和空气污染源中引发肺癌最主要的有毒金属之一，但目前其致癌作用的分子机制仍然不明。蛋白激酶对细胞的代谢、生长、增殖和分化起重要的调节作用，与肿瘤的发生密切相关，在多种肿瘤组织中都存在蛋白激酶过度活化的现象。前期工作中，我们发现，镉刺激后细胞多种蛋白表达异常，MAPK信号通路被活化。我们认为，镉的刺激可以引起包括MAPK在内的某（些）蛋白激酶活性的变化，作用于转录因子及其结合蛋白，导致蛋白表达的改变。这条通路很可能在镉诱导的细胞转化中起重要作用。为了验证这一推测，我们拟运用活性蛋白激酶抗体芯片和细胞浆/细胞核2-D蛋白电泳结合质谱分析等蛋白质组学方法，研究人肺细胞镉诱导转化模型中，蛋白激酶活性和定位的变化，寻找对转录因子活性具有重要调节作用的蛋白激酶分子，研究其与细胞转录因子活性及细胞转化表型之间的关系，为更深入的研究镉致癌作用的分子机制奠定基础。这一研究尚未见有任何报道。

镉是一种有很强毒性的环境及工业污染物，对人类健康有很大的危害并能导致多种疾病。镉具有致癌性，其致病机理不甚清楚，目前也缺乏有效的早期诊断治疗的药物和方法。本项目模拟自然状态下人体蓄积镉的特点，利用梯度递增的氯化镉持续处理人肺支气管上皮细胞BEAS-2B六个月以上，构建了镉诱导转化的人肺BEAS-2B细胞模型，对细胞浆和细胞核蛋白进行2-D电泳和质谱分析，发现有110个左右差异表达或定位改变的蛋白质分子，其中包含有与基因转录翻译密切相关的转录因子和翻译因子，参与细胞生长和凋亡的p53、NF-κB、IAPs、HSPs等，其中，实验证明eIF5A1的表达能够降低BEAS-2B细胞对镉的耐受性，其蛋白水平的下调可能与多种基因的表达降低有关。为了研究蛋白激酶及转录因子在镉诱导细胞转化中的作用，我们应用蛋白激酶抗体芯片对镉诱导转化的人肺BEAS-2B细胞模型的激酶谱进行了检测，结果发现，p38s、JNKs、ERK1/2磷酸化发生了变化，使用另一种激酶抗体芯片再进行验证，发现ERK1/2的磷酸化水平在镉诱导转化的细胞中显著的升高，结合2-D结果和文献报导，我们推测ERK1/2可能通过影响一些转录因子活性，以及调节RSK2等上皮-间叶转化（EMT）相关蛋白的的磷酸化水平，参与调控细胞转化。通过实验，我们验证了镉诱导转化的人肺BEAS-2B细胞模型中NF-κB在细胞核内聚集，以及多个典型EMT标志分子的改变，应用MEK和ERK1/2特异性抑制剂PD98059处理镉诱导转化后的人BEAS-2B细胞，发现细胞的克隆形成能力和细胞迁移率受到明显抑制。本项目的研究结果提示ERK1/2在镉诱导的肺细胞转化中发挥关键作用，可以作为潜在的诊断和治疗靶点。本项目已经顺利完成，发表4篇SCI论文，其中1篇影响因子大于5，另有1篇SCI论文已经修回，本项目培养研究生3名和博士后1名。