Shp2类泛素（SUMO）化修饰促进ERK信号通路激活而加速肝癌发生发展

Based on the facts that the molecular mechanism underlying hepatocellular carcinoma (HCC) initiation and development is poorly understood, the special role of Shp2 in HCC, and the phenomenon of the high expression of SUMO1 in HCC, we carried out a preliminary study on identification of SUMO modification of Shp2 and its SUMO sites, showing that Shp2 can occur SUMO modification, which promotes the activation of ERK signaling pathway and may lead to malignant transformation of liver cancer. On this basis, we propose the following research projects: To analyze the function and molecular mechanism of Shp2 SUMO modification regulating the important signaling pathway of MEK /ERK in HCC cell lines; to investigate the relevance between Shp2 SUMO modification and ERK activation in HCC and HCC-adjacent or normal tissues by using multiple technologies including immunoprecipitation, immunohistochemistry (IHC), immunofluorescence and mass spectrometry; to explore in-depth that SUMO modification of Shp2 is involved in ERK activation and accelerates the process of malignant transformation of liver cancer cells by employing the experiments of the soft agar colony formation in vitro, 3D cultures, RTCA (real time cell analysis) of migration and invasion of and xenografted HCC model in vivo. The implementation of this project will elucidate a novel molecular regulating mechanism underlying HCC initiation and development - - - - the SUMO modification of Shp2 promotes activation of ERK signaling pathway thereby accelerating HCC development and malignant transformation, and may provide new targets and strategies for the diagnosis and treatment of liver cancer.

基于肝癌发生发展的分子机制未明、Shp2在肝癌中的重要作用及SUMO1在肝癌中高表达的现象，我们前期已对Shp2的SUMO化修饰展开研究，鉴定了Shp2存在SUMO化修饰及其位点，并发现Shp2的SUMO化修饰促进ERK信号通路激活且可能导致肝癌的恶性转化。在此基础上，拟继续开展：分析在肝癌细胞系中Shp2的SUMO化修饰对重要信号通路MEK/ERK的调节作用及其分子机制；结合免疫沉淀法、免疫组化和质谱分析等多种技术调查肝癌组织与癌旁或正常组织中的Shp2的SUMO化修饰和ERK激活的相关性；通过3D培养、RTCA迁移侵袭、克隆形成和小鼠成瘤等实验深入探索Shp2的SUMO化修饰参与ERK激活并加速肝癌细胞的恶性转化过程。本项目将揭示肝癌发生发展的一种新分子调控机制- - - - Shp2的SUMO化修饰促进ERK信号通路的激活从而加速肝癌恶性发展，可为肝癌的诊断和治疗提供新靶点和策略。

Shp2（Src homology 2-containing phosphotyrosine phosphatase 2）蛋白是由PTPN11基因编码的一个广泛表达的蛋白酪氨酸磷酸酶。它由N端两个连续的SH2结构域、磷酸酶活性的PTPase结构域、以及C端的尾部序列组成。其作用广泛，尤其在Ras/ERK信号通路和肿瘤发生发展方面具有重要作用，近年来有文章报道Shp2蛋白与肝癌密切相关。.SUMO（Small Ubiquitin-related Modifier）是泛素（Ubiquitin）类多肽链超家族的一个重要成员，是一种高度动态、可逆、保守的翻译后修饰。SUMO修饰参与了转录调节、核转运、信号转导、基因组完整性维持等多项细胞内活动，对多种靶蛋白的自身活性、细胞内定位、蛋白稳定性及蛋白质之间相互作用等进行调节，是一种重要的多功能的蛋白质翻译后修饰方式。越来越多的文章报道了SUMO修饰与肝癌的关系，SUMO1在肝癌临床样本中高表达，说明SUMO修饰参与了肝癌发生发展的调节过程。.我们通过临床数据库ONCOMINE和TCGA等分析发现，Shp2在肝癌中的表达水平并没有显著性差异，而SUMO修饰体系中的E1 (SAE1/UBA2)、E2酶(UBC9)和SUMO1都有显著增加趋势，提示SUMO修饰在肝癌中可能发挥着重要作用。通过实验发现Shp2可以被SUMO1修饰，修饰位点为C端的第590位赖氨酸。SUMO修饰可以影响EGF诱导的Ras/ERK信号的激活，当SUMO修饰位点K590突变后，抑制了Ras/ERK活性、软琼脂克隆形成和裸鼠体内的成瘤能力。进一步，我们发现Shp2的SUMO1修饰通过促进与骨架蛋白Gab1的结合，促进Ras/ERK的激活。同时，还发现人源Shp2与鼠源Shp2的SUMO修饰水平存在差异，这种差异导致了ERK活性的差异，通过人为突变鼠源Shp2增强其SUMO1修饰水平后，可以恢复鼠源Shp2对ERK活性的调控能力。最后，临床数据分析表明，PTPN11、SAE1、UBA2、和UBC9（UBE2I）各个mRNA水平与预后较差均存在正相关性，证实了Shp2的SUMO化修饰可能加速肝癌细胞的恶性转化。.总之，我们阐明了Shp2的SUMO1修饰通过促进其与Gab1的结合，加速肝癌细胞的恶性转化和肿瘤形成，提供了Shp2参与肝癌发生发展的新调控机制。