CDK5RAP3/Ufm化修饰途径在肾癌内质网应激-自噬中的调控作用及分子机制

CDK5RAP3/Ufmylation is a novel ubiquitin-like modification, which can be activated during endoplasmic reticulum (ER) stress. However, its role remains largely unclear. Previously, we found that CDK5RAP3 promoted the activation of autophagy during ER stress. The Ufmylated proteins could interact with the autophagy-associated protein LC3. Therefore, we hypothesized that the CDK5RAP3-mediated Ufmylation pathway may play an intermediary role between ER stress and autophagy. The present project intends to: 1) investigate the role of CDK5RAP3 in the regulation of Ufmylation and autophagy during ER stress; 2) uncover the protein-protein interactions between CDK5RAP3/Ufmylated proteins and autophagy-associated proteins; 3) explore the feasibility of intervening CDK5RAP3 as a potential therapeutic target for renal cancer. Our study will reveal the role of CDK5RAP3/Ufmylation in the regulation of autophagy, and thus help to understand the mechanisms of autophagy activation during ER stress, which may provide a novel target for the individual treatment of renal cancer.

CDK5RAP3/Ufm化修饰是一种新型泛素样修饰方式，在内质网应激过程中被激活，但其活化后的功能不清。本组前期发现，CDK5RAP3是调控肾癌细胞自噬的关键蛋白，Ufm化修饰靶蛋白可在内质网应激状态下与自噬调控蛋白LC3相互作用。由此推测CDK5RAP3/Ufm化修饰可能是内质网应激过程中激活自噬的新途径。本研究拟：1）通过研究CDK5RAP3对肾癌Ufm化修饰及自噬的影响，明确CDK5RAP3/Ufm化修饰途径在内质网应激-自噬过程中的调控作用；2）通过蛋白质间相互作用研究，筛选发生Ufm化修饰的靶蛋白，并阐明CDK5RAP3/Ufm化修饰与自噬之间的关系；3）探讨以CDK5RAP3作为肾癌治疗靶点的可行性。本课题将揭示CDK5RAP3/Ufm化修饰在内质网应激-自噬过程中的信号传递作用，从而扩展内质网应激状态下自噬激活分子机制的认识，为肾癌的个体化治疗提供新靶点。

肾癌是最为常见的泌尿系统恶性肿瘤之一，其在我国发病率逐年上升，给患者乃至整个社会带来巨大健康威胁。然而，肾癌发病机制复杂，且缺乏特效的治疗药物。CDK5RAP3/Ufm化修饰途径是一种新型的类泛素样修饰途径。目前研究发现，该途径主要与内质网应激以及蛋白质的质量控制有关。然而，其在肾癌中的作用目前尚不清楚。本研究在肾癌患者中发现，CDK5RAP3呈下调趋势，而在肾癌组织中Ufm化修饰途径则被激活。进一步研究发现，CDK5RAP3是一种潜在的抑癌基因，且该蛋白参与肾癌的自噬调控。在肾癌细胞中敲低CDK5RAP3蛋白后可增强肾癌的增殖活力，而过表达则抑制其增殖。过表达CDK5RAP3后增强肾癌细胞的自噬水平，敲低其表达则抑制自噬。然而，在肾癌细胞中采用自噬抑制剂及自噬激活剂分别处理后并不引起胞内Ufm化修饰的显著改变。相反，采用泛素-蛋白酶体途径抑制剂MG132处理后则可显著激活Ufm化修饰。进一步研究发现，肾癌中上调的Ufm化修饰与肾癌组织中VHL基因突变无显著关联。肾癌靶向治疗药舒尼替尼可显著抑制肾癌细胞Ufm化修饰水平，而在肾癌细胞内强制激活Ufm化修饰后可部分抑制舒尼替尼对肾癌细胞的杀伤作用。由此提示，CDK5RAP3/Ufm化修饰途径是肾癌中有重要功能的调控通路。通过本研究的开展，可发现新的肾癌治疗靶点，并为今后肾癌的个体化治疗提供新思路。