piRNA-823通过调控线粒体自噬抑制结肠癌细胞凋亡的机制研究

piRNA is a newly identified small non-coding RNA and play an important role in cancer. piRNA-823 is the piRNA that were screened by the applicant and has the potential clinical application. The preliminary data indicated that piRNA-823 inhibitor promoted colon cancer cell mitophagy and apoptosis. However, the relationship and regulation mechanism among piRNA-823, mitophagy and apoptosis remained unclear. Therefore, the current study will first analyze the differential expression of piRNA-823 in the cancer and normal tissue. Next, after silencing or enhancing piRNA-823 expression, the effect of piRNA-823 on colon cancer cell proliferation, apoptosis and mitohagy will be investigated. By using mitophagy inhibitor, the applicants will clarify whether piRNA-823 modulates colon cancer cell apoptosis through mitohagy. Finally, molecular biology and epigenetic investigation approaches will be used to elucidate the regulation mechanism of piRNA-823 on mitophagy. This study will not only provide a new diagnosis method of CRC but also provides the potential target in treating the diseases.

piRNA是新发现的一类非编码小RNA并参与了多种癌症的发生发展。piRNA-823是申请者筛选出的在结肠癌中高表达且具有临床病理学意义的piRNA。预实验发现piRNA-823抑制剂促进结肠癌细胞线粒体自噬及凋亡。但piRNA-823、线粒体自噬及结肠癌细胞凋亡三者之间的关系及调控机制尚未明确。故首先分析piRNA-823在结肠癌组织和癌旁组织及结肠癌患者和健康志愿者外周血中的差异表达；其次通过过表达或沉默piRNA-823，在体内外实验中探讨piRNA-823对结肠癌细胞增殖、凋亡及线粒体自噬的影响；抑制线粒体自噬后，探讨piRNA-823是否通过调控线粒体自噬抑制结肠癌细胞的凋亡；最后利用分子生物学及表观遗传学研究方法明确piRNA-823调控线粒体自噬的机制。本研究对于发现结肠癌新的辅助诊断方法及开发以piRNA-823为靶点的治疗结肠癌药物具有重要意义。

近年来，结肠癌的发病率和病死率均保持上升趋势，严重威胁国民健康。piRNAs是新发现的一类非编码小RNA并参与了多种癌症的发生发展。piRNA-823是本研究组筛选出的在结肠癌中高表达且具有临床病理学意义的piRNAs。因此，进一步深入了解结肠癌的分子机制对于寻找新的治疗靶点和提高预后有重要意义。.本项目按照原计划收集结直肠癌患者手术标本。通过瞬时转染技术在结肠癌细胞HCT116和DLD-1中敲低piRNA-823，并建立结肠癌裸鼠皮下移植瘤模型，从患者、细胞和动物三个层面研究piRNA-823在结直肠癌发生发展中的作用。.我们发现piRNA-823在结肠癌组织中的表达明显高于癌旁组织，且piRNA-823的表达与肿瘤的分化程度呈负相关；体外实验发现抑制piRNA-823可将HCT116、DLD-1细胞阻滞在G1期，使其无法进入S期，从而抑制细胞增殖，而且抑制piRNA-823可促进结肠癌细胞凋亡；还发现piRNA-823可通过与热休克蛋白转录因子1（HSF1）结合，促进其磷酸化从而促进结肠癌细胞增殖，抑制其凋亡。动物实验结果显示，抑制piRNA-823后，裸鼠皮下形成的肿瘤体积减小。.我们应用二代测序的方法，筛选抑制piRNA-823后基因表达谱的变化，发现piRNA-823可能参与线粒体自噬的调节。抑制piRNA-823后，结肠癌细胞HCT116和DLD-1的线粒体自噬增多，线粒体的功能受损。此外，抑制线粒体自噬关键蛋白Parkin的表达可以使线粒体的数量和功能部分恢复，部分补救piRNA-823抑制介导的细胞凋亡。动物实验中，抑制piRNA-823后，裸鼠皮下形成的肿瘤线粒体自噬增加。进一步的机制研究发现piRNA-823与线粒体自噬关键蛋白PINK1相互作用，并抑制蛋白酶体介导的PINK1降解，从而调节线粒体自噬。.此外，我们还研究了piRNA-823在肝纤维化中的作用及其机制，发现piRNA-823通过与EIF3B相互作用，促进TGF-β1的表达，进而激活肝星状细胞的活化及肝纤维化进程。.总之，我们如期完成了申请书的项目目标，目前共发表SCI论文4篇，阐明了piRNA-823、线粒体自噬、结肠癌发生发展三者之间的关系，对于发现结肠癌新的辅助诊断方法及开发以piRNA-823为靶点的治疗结肠癌药物具有重要意义。