类泛素化Neddylation通路在结直肠癌发生发展中的功能与机制研究

Colorectal cancer (CRC), with high incidence and mortality, is one of the major tumor types threatening human’s life. Early diagnose and personalized therapy of CRC are important in clinical treatment. Protein Neddylation pathway, one of the major modifications of ubiquitin-like protein, has been demonstrated to be highly active in CRC tissues and believed to involve the development of CRC. The specific small molecule inhibitor of Neddylation E1 (NAE), MLN4924, has been recently developed to show remarkable killing effects in CRC cancer treatment. Our application team also found that Nedd8, its E1, E2 and E3 (Smurf1) are all highly expressed in CRC tissues, compared with the neighbouring tissues and their high expression is related with the poor survival. In this project, we aim to figure out the role of the whole Neddylation system in the development of CRC. We will use IHC method to investigate the expression profilings of current known enzymes of the Neddylation pathway, including E2, E3 and deneddylase (total 14 molecules will be examined in this project due to their antibodies are commercial available). We will establish the stable knockdown CRC cell lines and study the effect of depletion of these molecules on CRC cell proliferation and migration. Based on these assays, we expect to obtain those relevant with CRC development. On the other hand, we will investigate the possible inhibitory or killing role of MLN4924 and the previously identified Smurf1 inhibitors in CRC treatment. This project will provide novel insight of Neddylation in CRC development and progression, and will benefit the diagnosis and treatments of CRC.

结直肠癌是威胁人类健康的主要恶性肿瘤之一，其发病率与死亡率居高不下，早期诊断及个体化治疗仍是重要临床需求。类泛素化修饰Neddylation通路在多种肿瘤中高度活跃，其E1抑制剂MLN4924对肿瘤细胞有显著杀伤效应。本项目组前期发现，Nedd8及其E1、E2、E3（Smurf1）在结直肠癌中高表达，且与预后不良相关。本项目拟在此基础上，通过免疫组化技术全面分析整个Neddylation通路相关修饰酶（E2、E3及去修饰酶等共计14个）在临床肿瘤样本的表达情况，在细胞水平研究其敲低表达对结直肠癌细胞增殖、迁移能力的影响，筛选出与结直肠癌发生发展关系密切的修饰分子。同时，对MLN4924以及我们前期筛选出的Smurf1抑制剂用于结直肠癌的抑制/杀伤进行评估。项目有望揭示Neddylation这一重要的类泛素化修饰类型在结直肠癌发生发展中的作用，为结直肠癌的诊断与分型治疗提供新的科学依据。

研究背景：.结直肠癌(colorectal cancer，CRC)是最常见恶性肿瘤之一。在过去三十多年的时间里，包括我国在内的多数国家或地区结直肠癌发病率呈上升趋势。随着分子生物学的发展，与结直肠癌相关的基因检测为临床早期诊断结直肠癌提供了分子手段和新的途径，例如基因检测、酶标志物检测等将在结直肠癌的早期诊断及筛查中发挥越来越重要的作用, 并将为结直肠癌的诊断甚至治疗提供新的策略和思路。Neddylation通路在包括结肠癌在内的多种肿瘤中异常激活，是新兴的预测预后和治疗的靶点。本研究将系统研究该通路，拟鉴定出新的分子标志物，并验证和提供新的治疗策略。.研究内容：.本项目利用结肠癌组织标本对Neddylation通路的核心蛋白质分子进行分析，并在细胞和动物水平上分析Neddylation通路调节结肠癌的分子机子，并利用小鼠结肠癌模型检测Smurf1敲除后对结直肠癌成瘤的影响，深入研究Neddylation通路的小分子抑制物对结肠癌的治疗效应。.研究结果：.1.本研究鉴定出了结直肠癌中包括Smurf1、RNF111、NEDP1在内的多种新的分子标志物；.2.验证了Neddylation通路抑制剂MLN4924单独及联合常用结直肠癌化疗药对结肠癌细胞系的抑制作用；.3.揭示了Smurf1泛素化修饰后，经VCP/p97-NPL4复合体递送到26S 蛋白酶体降解的稳定性调控机制；.4.揭示了Smurf1特异性的小分子抑制剂A01和B06对结肠癌细胞增殖和迁移的抑制作用；.5.初步探索了neddylation修饰对底物蛋白的亚细胞定位的影响。.研究结论及意义：.本研究提供关键的科学数据证实了Smurf1等neddylation通路关键酶的高表达可作为结直肠癌新的分子标记物，并探究了其参与结肠癌发病的分子机制。同时，neddylation通路抑制剂MLN4924和Smurf1小分子抑制剂能有效抑制结直肠癌细胞生长，有望成为结直肠癌精准治疗的新靶点药物。