雷公藤甲素通过下调GTPBP4蛋白调节核糖体生物合成的肺癌细胞凋亡诱导机制研究

Triptolide possesses a broad spectrum of activity inducing apoptosis of tumor cells. GTPBP4 is involved in the ribosome biogenesis and the low expression of GTPBP4 is associated with tumor suppression. Studies have shown that TP can inhibit the synthesis of ribosomal RNA, suggesting that TP may be involved in the regulation of ribosome biogenesis. The relationship between TP and GTPBP4 and their role in apoptosis induced by ribosome pathway have not been reported. Our preliminary results shown that the expression level of proteins associated with ribosome synthesis were generally down regulated in TP induced apoptosis of lung cancer cells, the expression of GTPBP4 was remarkably reduced, suggesting a close relation between TP and GTPBP4 in apoptotic lung cancer cells. In the present project, we will analyze the effect of TP and decreased expression of GTPBP4 on ribosome biogenesis，and elucidate the molecular mechanism of TP induced down-regulation of GTPBP4 and further the disorder of ribosome synthesis and last the occurrence of apoptosis through various in vivo and vitro studies, providing a new target and therapeutic strategies for the treatment for lung cancer.

雷公藤甲素TP具有广谱的诱导肿瘤细胞凋亡的活性。GTPBP4能参与调控核糖体的生物合成且GTPBP4的低表达与肿瘤抑制相关。研究表明，TP可抑制核糖体RNA的合成，暗示TP可参与调控核糖体的生物合成。而有关TP与GTPBP4的关系及其通过核糖体途径诱导凋亡的作用还未有报道。我们初步研究发现，TP诱导肺癌细胞凋亡后，与核糖体合成相关的蛋白表达水平普遍下调，其中的GTPBP4分子下调尤为显著，提示TP与GTPBP4在凋亡肺癌细胞中的密切关系。在本项目中，我们将系统分析TP刺激与GTPBP4表达下调对核糖体生物合成的影响，并通过进一步的体内和体外研究阐明由TP刺激导致GTPBP4表达下调进而通过核糖体合成紊乱诱导肺癌细胞凋亡的分子机制，以期为肺癌的治疗提供新的靶点和治疗策略。

雷公藤甲素TP具有广谱的诱导肿瘤细胞凋亡的活性。GTPBP4能参与调控核糖体的生物合成且GTPBP4的低表达与肿瘤抑制相关。研究表明，TP可抑制核糖体RNA的合成，暗示TP可参与调控核糖体的生物合成。而有关TP与GTPBP4的关系及其通过核糖体途径诱导凋亡的作用还未有报道。经项目组研究发现，雷公藤甲素作用于肺癌细胞后，可诱导核仁中核糖体转录因子RNA Pol I 和 UBF的转位和核仁的裂解，抑制RNA Pol I 和 UBF在核糖体DNA上结合，干扰核糖体RNA的合成，抑制核糖体初始转录本45S和加工后转录本18S的合成。核糖体合成被TP干扰后，核糖体蛋白不再参与核糖体的合成，而是与MDM2的结合，这导致MDM2对P53的结合和降解减少，P53的表达增加，进而诱导肺癌细胞凋亡和周期阻滞。TP诱导肺癌细胞凋亡后，与核糖体合成相关的蛋白表达水平普遍下调，其中的GTPBP4分子下调尤为显著，其mRNA和蛋白都随着TP浓度的增加而逐渐减少，干扰GTPBP4的表达可增强TP对肺癌细胞的抑制作用。进一步分析发现，GTPBP4在肺癌组织的异常高表达，通过对GTPBP4潜在靶基因进行功能分析，发现GTPBP4靶基因主要与核糖体的起源和加工等过程相关。我们深入分析了12个（NOP2、DDX18、EIF6、BOP1、PES1、DDX47、RPF2、DDX56、MRTO4、RPL4、WDR46，DDX5）与GTPBP4密切相关的靶基因，其中DDX5与GTPBP4的表达成负相关，剩余11个靶基因均与GTPBP4的表达成正相关。同时高表达的GTPBP4靶基因与肺癌患者的不良预后相关，干扰GTPBP4抑制肺癌细胞增殖并加速细胞凋亡，GTPBP4促进肺腺癌细胞迁移和侵袭，GTPBP4抑制初始型核糖体45S RNA的生成。最后在小鼠体内发现， TP可降低RPL23和GTPBP4的表达，产生核糖体压力和诱导核仁裂解，并诱导肺癌细胞凋亡和抑制肿瘤组织生长。