ULK1在乳腺癌转移过程中的作用及调控机制

Distant metastasis is the leading cause of death among breast cancer patients. Recent studies revealed that the expression of protein kinase ULK1 was negatively correlated with the lymph node status of breast cancer, but the role of ULK1 and the mechanisms involved were unknown. Preliminary studies of this project found that, overexpression of ULK1 significantly inhibited migration and invasion of human breast cancer cells with highly metastatic potential. ULK1 bound and phosphorylated exocyst complex subunit Exo70, and the inhibitory effects of ULK1 on the migration and invasion of breast cancer cells were greatly impaired by knocking down endogenous Exo70. We will: 1) verify the regulatory role of ULK1 in breast cancer metastasis using metastatic model in nude mice via orthotopic implantation; 2) identify Exo70 phosphorylation sites by ULK1, and employ loss or gain of function mutants of these sites and specific antibodies recognizing these phosphorylated sites in molecular, cellular, animal and clinical experiments to reveal the regulatory mechanisms of ULK1 in breast cancer metastasis, that is, inhibiting cell migration and invasion by phosphorylating Exo70; 3) explore how ULK1 expression was down-regulated in highly metastatic breast cancer. All these in this project will provide prognostic indicators and new therapeutic targets for breast cancer.

远处转移是乳腺癌患者死亡的主要原因。近期研究发现蛋白激酶ULK1的表达与乳腺癌淋巴结转移状态呈负相关，但其具体作用及调控机制不清楚。本项目预实验发现高转移人乳腺癌细胞中过表达ULK1显著抑制其迁移和侵袭能力。ULK1能结合并磷酸化胞泌复合体亚基Exo70且敲低Exo70极大削弱ULK1对乳腺癌细胞迁移和侵袭的抑制作用。我们拟：1）进一步通过裸鼠原位移植转移模型验证ULK1对乳腺癌转移的调控作用；2）鉴定Exo70上的ULK1磷酸化位点，并利用这些位点的点突变以及特异性识别这些位点的磷酸化抗体，从分子、细胞、动物和临床多个水平深入探讨ULK1调控乳腺癌转移的分子机制，即通过磷酸化Exo70抑制乳腺癌细胞的迁移和侵袭；3）探讨高转移乳腺癌中ULK1表达降低的调控机制。希望通过本项目，为乳腺癌提供预后判断指标和治疗新靶点。

远处转移是乳腺癌患者死亡的主要原因。近期研究发现蛋白激酶ULK1表达与乳腺癌淋巴结转移状态呈负相关，但具体作用及调控机制不清楚。我们在前期研究中发现，高转移人乳腺癌细胞中过表达ULK1显著抑制其迁移和侵袭能力，ULK1能结合并磷酸化胞泌复合体亚基Exo70且敲低Exo70极大削弱ULK1对乳腺癌细胞迁移和侵袭的抑制作用。这些结果提示，Exo70可能是ULK1的底物，并且可能介导了ULK1对乳腺癌转移的抑制作用。因此，我们拟通过本项目研究，明确ULK1对Exo70的直接磷酸化作用以及磷酸化的精确位点，并阐明ULK1磷酸化Exo70在乳腺癌侵袭和迁移过程中的作用及分子机制，以期对乳腺癌转移的分子网络有更进一步的了解，同时也为乳腺癌提供新的治疗靶点。.本项目研究中，我们在细胞水平、小鼠模型、临床样本多个层面，通过敲低、过表达、点突变等多种策略，阐明ULK1对乳腺癌转移的抑制作用及相关分子机制。首先，我们发现，ULK1通过结合并磷酸化胞泌蛋白复合体关键亚基Exo70来抑制乳腺癌转移。ULK1对Exo70上Ser47，Ser59和Ser89位点的磷酸化，严重地削弱了Exo70的自身寡聚化和与其它胞外分泌复合体亚基的结合，进而减少了细胞运动伪足形成以及基质金属蛋白酶的分泌，从而抑制乳腺癌细胞的迁移和侵袭。此外我们还发现，在生长因子刺激下ERK1/2诱导Exo70 S250位点磷酸化，会抑制ULK1对Exo70的磷酸化。因此，本项目首次揭示了胞外分泌复合体重要成员Exo70在乳腺癌中受到ULK1和ERK1/2的双重磷酸化调控，从而使得乳腺癌细胞可以根据外环境来决定潜伏还是发动侵袭转移，为乳腺癌的治疗提供了新的理论基础。