抑癌基因PTEN在组蛋白脱乙酰酶抑制剂抗肿瘤作用中的作用

PTEN is an important tumor suppressor and involves in cell cycle arrest and apoptosis through negative regulation of PI3K/AKT signal pathway. PTEN was found mutated, deleted or downregulated in many tumors. The activation of PTEN remains to be fully understood. Acetylation is an important post-translational modification and influences the functions of proteins. Histone deacetylase inhibitors (HDACi) not only upregulate acetylation of histone, but also upregulate acetylation of non-histone proteins. HDACi are potential antitumor drugs and one of HDACi, SAHA, has been approved by U.S. Food and Drug Administration for treatment of cutaneous T-cell lymphoma. It is reported by our group that HDACi can not upregulate expression of PTEN, and but also upregulate membrane translocation of PTEN, i.e., activation of PTEN. However, the mechanism underlying the activation of PTEN by HDACi and the role of PTEN in antitumor effects of HDACi remain to be explored. The purposes of this project are mainly to explore whether HDACi-induced membrane translocation of PTEN is dependent on acetylation of PTEN, if it is, which lysine in PTEN and which histone deacetylase are responsible for HDACi-induced acetylation of PTEN. The role of PTEN acetylation in the antitumor effects of HDACi is also to be functionally evaluated. The results of this project will help further understanding the regulation of PTEN and the mechanisms underlying the antitumor effects of HDACi, and will provide data for clinical selection of tumors without deletion or mutation of PTEN for HDACi treatment, and even for the development of new HDACi for cancer therapy.

PTEN是重要的抑癌基因，通过负调控PI3K/AKT通路，抑制细胞增殖，促进细胞凋亡。PTEN在多种肿瘤中有突变、缺失或表达下调。PTEN的激活机制尚未完全明了。蛋白乙酰化是蛋白翻译后重要的修饰，可影响蛋白功能。组蛋白脱乙酰酶抑制剂（HDACi）除可上调组蛋白乙酰化外，还可上调其他蛋白乙酰化，是潜在的抗肿瘤药物，已被应用于治疗皮肤T细胞淋巴瘤。本课题组曾报道HDACi可通过促进PTEN膜转位，即激活PTEN，诱导肿瘤细胞凋亡。但HDACi激活PTEN以及PTEN在HDACi抗肿瘤作用中的作用尚未阐明。本研究拟主要探讨HDACi促进PTEN膜转位是否依赖PTEN乙酰化，将明确其乙酰化位点及特定的组蛋白脱乙酰酶，并功能性评估PTEN乙酰化在HDACi抗肿瘤中的作用。本研究将有助于进一步了解PTEN的调控及HDACi抗肿瘤机制；为HDACi临床应用或开发新的HDACi抗肿瘤药，提供实验依据。

本项目主要探讨PTEN在组蛋白脱乙酰酶抑制剂（HDACi）抗肿瘤作用中的作用；确定其乙酰化位点与相应的调控其乙酰化的组蛋白脱乙酰酶（HDAC）。.主要发现如下：泛HDACi如TSA或SAHA可在多种细胞中促进PTEN膜转位，同时导致AKT磷酸化下调；泛HDACi上调PTEN乙酰化水平，并确定可引起K163位点乙酰化；泛HDACi促进PTEN膜转位是否依赖于该位点的乙酰化；HDAC6被确定是调控PTEN的K163乙酰化的组蛋白脱乙酰酶；在细胞及活体水平，均证明泛HDACi引起的PTEN乙酰化介导了其抗肿瘤作用，包括抗肿瘤细胞增殖、迁移及侵袭、抗肿瘤细胞异体移植成瘤。本项目结果，拓展了PTEN调控的机制以及HDACi抗肿瘤的机制，也为临床应用HDACi抗肿瘤时奠定基础。 .此外，本项目还发现PTEN可能参与肿瘤放疗抵抗。放射线处理肿瘤细胞可导致PTEN磷酸化上调，进而导致PTEN膜转位下调以及AKT磷酸化上调。COX-2特异性抑制剂Celecoxib，可进一步促进放射线诱导的细胞凋亡，并逆转放射线引起的PTEN磷酸化上调、膜PTEN下调以及AKT磷酸化上调。此外，还发现HDAC6抑制剂tubastatin A与COX2抑制剂celecoxib可以产生协同抗肿瘤作用，包括抑制口腔肿瘤细胞增殖、迁移及侵袭，以及裸鼠移植瘤生长。具体机制主要是celecoxib与tubastatin A可以共同促进PTEN的K163乙酰化进而下调了AKT磷酸化。本项目还观察了泛HDACi如 trichostatin A可促进statin诱导口腔肿瘤细胞凋亡的作用，进一步发现HDAC1特异抑制可以阻止statin上调GGTase-Iβ的表达，进而导致RhoA活性下降，从而导致肿瘤细胞对statin的作用更加敏感。此外，TSA还可通过上调miR-375表达进而导致PDK1下调及磷酸化AKT下调，而促进舌癌细胞对放射线的敏感性。最后，本项目还探讨了转录因子YY1通过PP2A/AKT信号通路介导了顺铂耐药。敲低YY1均可增强顺铂诱导的细胞增殖、迁移及侵袭抑制，以及裸鼠移植瘤生长抑制；敲低YY1可上调PP2A磷酸酶活性，促进AKT T308去磷酸化，从而增强顺铂诱导的细胞增殖抑制；YY1通过结合到PPP2CA启动子抑制PPP2CA表达，从而下调PP2A磷酸酶活性。