PAK4靶向抑制剂的发现及其抗肝癌机制研究

The p21-activated kinase PAK4 is highly expressed in hepatocellular carcinoma(HCC), and significantly promotes HCC progression. We found that there is a mutual inhibition loop between PAK4 and miRNA in liver cancer. Upregulation of PAK4 promotes the phosphorylation of ERK/XPO5, and constantly inhibits the expression of miRNA, thereby promoting the proliferation and metastasis of HCC cells. Therefore, PAK4 can be a promising target for HCC treatment. Thus, this project will screen highly effective inhibitor of PAK4 through in vitro kinase assays, structural analysis of co-crystals, HCC cell and mouse models combined with computer-assisted virtual screening. Subsequently, the following techniques will be employed to investigate how PAK4 inhibitor blocks the cancer-promoting loop formed between PAK4 and miRNA and suppresses HCC progression, including confocal imaging, RNA pull down, RNA-binding protein immunoprecipitation、cell proliferation, migration and invasion assays. Our research will provide lead compound for HCC treatment using PAK4 as a novel target.

PAK4激酶在肝癌中显著高表达，是肝癌发生发展的重要调控分子。我们的前期研究表明，在肝癌中，PAK4与miRNA之间存在相互抑制的调控回路。PAK4上调后，通过促进ERK/XPO5的磷酸化，持续抑制miRNA的表达，促进肝癌细胞的增殖和转移。因此，PAK4是极具潜力的肝癌治疗新靶点。本项目拟在前期研究的基础上，采用计算机辅助药物筛选、体外激酶实验、蛋白-小分子共结晶、肝癌细胞和动物模型，发现高活性、高特异性的PAK4靶向抑制剂，并利用激光共聚焦成像、RNA pull down、RNA结合蛋白免疫共沉淀、细胞增殖、迁移和侵袭等方法，深入研究PAK4抑制剂通过阻断PAK4与miRNA之间形成的正反馈促癌回路，调控miRNA表达，进而抑制肝癌发生发展的分子机制，为肝癌的精准治疗提供新型先导化合物。

PAK4在肝癌中高表达，驱动肿瘤恶性进展。我们的前期研究表明，PAK4与miRNA之间存在负调控关系。PAK4表达上调后，通过促进ERK/XPO5的磷酸化，抑制miRNA的表达，进而解除miRNA对PAK4的抑制作用，促进肝癌的恶性发展。因此，我们提出“PAK4通过激活ERK/XPO5通路驱动肝癌演进，是极具潜力的肝癌治疗的靶点”这一假说。. 本项目在前期研究的基础上，取得以下结果：1）证实了PAK4在肝癌发生发展中的重要功能；2）采用计算机辅助药物筛选、体外激酶实验、肝癌细胞/动物模型，发现了高活性的PAK4抑制剂compound-28和compound-85；3）利用分子/细胞生物学实验，探索了compound-28和compound-85通过抑制PAK4/ERK/XPO5通路、影响miRNA表达的调控机制。这些发现将为以PAK4为靶点的肝癌靶向治疗提供理论支持和有效先导化合物。. 本项目按研究计划开展工作，基本完成各项既定目标，项目负责人以第一作者在主流期刊MedComm和Trends Cancer发表论文2篇（均标注项目基金号81903082），其中1篇论文入选“ESI高被引论文”；同时培养了1名博士，2名硕士。