FKBP51靶向抑制剂对去势抵抗性前列腺癌的作用机理研究

Immunophilin FKBP51 is deeply involved in AR activity and CRPC develpment. In previous studies, we screened two FKBP51 inhibitors, p-nitrophenol (PNP) and rapamycin (RPM), which can inhibit prostate cancer by binding to FKBP51. We will construct the cell and animal models of PCa/CRPC and apply multiple methods including protein fluorescence quenching experiments, surface plasmon resonance, cell high content analysis, X-ray diffraction, flow cytometry, chemical informatics and various molecular biology techniques to investigate the binding modes, structure-acitvity relationship and the kinetics of binding between PNP and RPM with the target FKBP51; to investigate the tumor suppression effects of PNP and RPM on PCa/CRPC cells, prostate cancer stem cells and CRPC animals; to confirm the regulation effect on PCa/CRPC related AR-V7, PI3K/Akt and NF-κB by inhibiting FKBP51; to study the influences on cell metabolism, tumor microenvironment and tumor invasion of PCa/CRPC by RPM and PNP; to evaluate the synergy and side effects of RPM and PNP together with anti-androgen drugs. These investigations will provide molecular structure basis and clinical clues for FKBP51 inbihitor based CRPC treatment.

免疫亲和蛋白（FKBP51）和雄激素受体（AR）激活与去势抵抗性前列腺癌（CRPC）发生相关。前期我们筛选获得了FKBP51靶向抑制剂对硝基苯酚（PNP）和雷帕霉素（RPM）可通过结合FKBP51抑制前列腺癌(PCa)。我们将构建PCa/CRPC细胞与动物模型，用蛋白质荧光淬灭实验、表面等离子体共振、细胞高内涵分析、X射线衍射、流式细胞、化学信息和多种分子生物学技术研究：PNP和RPM与FKBP51的结合方式、活性构效关系和结合动力学过程；PNP和RPM对PCa/CRPC细胞和干细胞及CRPC实验动物肿瘤抑制的作用；通过抑制FKBP51对CRPC密切相关的AR-V7、PI3K/Akt和NF-κB的调控作用；PNP和RPM对PCa/CRPC细胞代谢、肿瘤微环境和肿瘤侵袭的影响；对比或协同抗雄药物的作用和副作用。为基于FKBP51抑制剂治疗PCa/CRPC提供分子结构基础和临床思路。

去势环境中雄激素受体信号通路的再激活是发生去势抵抗性前列腺癌(CRPC)的主要原因。免疫亲和蛋白FKBP51作为一种伴侣蛋白，与Hsp90一起有助于AR的正确折叠。雷帕霉素是已知的FKBP51小分子抑制剂，但其对FKBP51/AR信号通路的影响尚不清楚。本研究采用稳态荧光淬灭、x射线结晶法、MTT法、qRT-PCR等方法研究了FKBP51与雷帕霉素的相互作用机制。稳态荧光淬灭试验表明，雷帕霉素可与FKBP51相互作用。雷帕霉素- FKBP51复合物的晶体结构表明，雷帕霉素占据了FK1结构域的疏水结合袋，该结合袋对AR活性至关重要。进一步研究表明，雷帕霉素可通过下调AR激活的下游基因表达抑制人前列腺癌细胞的雄激素依赖性生长。综上所述，我们的研究证明雷帕霉素通过干扰AR与FKBP51的相互作用来抑制AR信号通路。本研究的结果不仅可以为雷帕霉素与FKBP51的相互作用机制提供有用的信息，还可以为前列腺癌和去势抵抗性前列腺癌的治疗提供新的线索。.热休克蛋白27是细胞存活的调节因子，可增强癌细胞对放射治疗的耐药性。由于最近有预测认为microRNA-541-3p可能是HSP27的上游调节因子，本研究旨在研究miR-541-3p如何通过HSP27调节前列腺癌细胞的放射敏感性的功能和机制。通过定量PCR检测，与正常对照组相比，miR-541-3p在PCa组织中表达较差，而放疗后表达增强。一致的是，放疗后PCa细胞中miR-541-3p的表达水平升高。进一步分析发现，miR-541-3p可以通过其 3-UTR靶向 HSP27 mRNA，从而抑制β-catenin的表达。最后，我们还通过裸鼠实验验证了上述发现，其中miR-541-3p能显著抑制放疗后肿瘤生长。综上所述，我们的研究结果阐明了miR-541-3p/HSP27/Wnt/β-catenin轴与前列腺癌放疗相关的潜在机制。