PTEN和p110调节p85的GAP功能、Rac1活性和成纤维细胞运动与转化的分子机制研究

Cell migration plays a critical role in embryonic development, immune surveillance, wound healing and cancer metastasis. The Rho GTPases play an essential role in cell migration by promoting cytoskeletal reorganization. Class 1A PI3Ks consist of two subunits: p85 and p110. The p85 protein, which contains a GAP domain，also called a BH (Bcr homology) domain, is best known as the regulatory subunit of PI3K through its stabilization and regulation of p110 catalytic subunit. The GAP domain of Bcr is active in vivo towards Rac1. Even though, the GAP domain of p85 is homologous with that of Bcr and binds specifically to Cdc42 and Rac1 in a GTP-dependent manner, it does not seem to display GAP activity towards GTPases. However, we discovered that PTEN and p110 mediate the regulation of the GAP function of p85. PTEN-p85 interaction contributes to the activation of GAP, whereas p110-p85 binding inhibits the GAP activity. Our studies propose to elucidate the molecular mechanisms of the regulation of PTEN and p110 on the GAP function of p85, Rac1 activity and fibroblast cell migration and transformation, which will discover the new targets for the intervention of the tumor invasion and metastasis.

细胞运动在胚胎发育、免疫监视、伤口愈合和癌症转移中发挥重要作用。Rho GTP酶通过促进细胞骨架重组在细胞运动中起重要作用。PI3Ks-1A类包含2个亚单位：p85和p110。p85可以稳定和调节p110催化亚单位，通常被认为是调节亚单位，p85包含一个GAP结构域，又叫Bcr同源（BH）结构域。在活体内，Bcr的GAP结构域对Rac1是有活性的。尽管p85的GAP结构域跟Bcr的同源，也能够以GTP依赖的方式特异性的结合Cdc42和Rac1，但是p85的GAP没有显示出对GTP酶的水解活性。然而，我们发现PTEN和p110介导对p85的GAP活性的调节，PTEN和p85结合促进p85的GAP激活，p110和p85结合抑制p85的GAP活性。本项目将阐明PTEN和p110调控p85的GAP活性，从而调节Rac1活性和成纤维细胞运动和转化的分子机制，为防治肿瘤侵袭转移发现新的作用靶点。

细胞运动在胚胎发育、免疫监视、伤口愈合和癌症转移中发挥重要的作用。小G蛋白Rho GTPases通过调控细胞骨架的重新排布在细胞运动中起着非常重要的作用。PI3Ks-1A类包含2个亚单位：p85和p110。p85亚单位可以稳定和调节p110催化亚单位，通常被认为是调节亚单位。p85亚单位包含一个GAP结构域，又叫Bcr同源（BH）结构域。在活体内，Bcr的GAP结构域对Rac1是有活性的。尽管p85的GAP结构域跟Bcr的同源，也能够以GTP依赖的方式特异性的结合Cdc42和Rac1，但是p85的GAP没有显示出对GTP酶的水解活性。我们的研究发现PTEN和p110介导对p85的GAP活性的调节作用，PTEN和p85结合促进p85的GAP功能激活，p110和p85结合抑制p85的GAP活性。我们阐明了PTEN和p110反向调控p85的GAP结构域活性，从而调节Rac1的活性；对p85蛋白GAP活性调节依赖于其跟PTEN和p110的结合；PDGF刺激可以调节NIH3T3细胞中p85，PTEN和p110的结合方式的改变；p85蛋白的668位酪氨酸残基磷酸化修饰介导PTEN从p85-p110的解离以及PTEN-p85二聚体的形成；WAVP是调控细胞运动的PTEN/p110-p85-Rac1信号通路的下游效应蛋白。本项研究阐明了PTEN和p110调控p85的GAP活性，从而调节Rac1活性和成纤维细胞运动和转化的分子机制，为防治肿瘤侵袭转移提供了新的作用靶点。