PTBP3通过激活HIF-1α翻译促进结直肠癌转移的机制研究

Overexpression of HIF1α is very common in CRC (colorectal cancer), and promotes CRC invasion and migration. It is very important to understanding the mechanisms of the regulation of HIF1α for the early diagnosis and treatment of colorectal cancer. In our previous study, it was found that the expression of PTBP3 (Polypyrimdine Tract Binding Protein 3) was up-regulated in CRC clinical samples and was positively correlated with poor prognosis in patients with CRC. Moreover, Knockdown of PTBP3 repressed HCT116 cells metastasis in BALB/c nude mice. We also found that PTBP3 positively regulated HIF1α protein level, but had little effect on the mRNA level of HIF1α. Further, we found PTBP3 bound to the region of HIF1α mRNA IRES, and IRES sequence played an important role in HIF1α translation. These results indicated that PTBP3 might promote the CRC metastasis by activating HIF1α translation.. In this study, we will study the correlation between the expression of PTBP3 and HIF1α, and the clinical features of CRC using clinical samples. Additionally, we will illustrate the molecular mechanism of PTBP3 regulating HIF1α by using biochemistry and molecular biological techniques. Finally, we will expound the role of PTBP3 in CRC metastasis through regulating HIF1α by using cell model and animal model. The study will uncover the mechanism of PTBP3 promoting CRC metastasis through regulating HIF1α, providing a new idea in CRC treatment.

HIF1α在结直肠癌中高表达，并促进结直肠癌浸润和转移，研究其调控机制对于癌症的早期诊断和治疗具有重要意义。前期实验发现PTBP3在结直肠癌组织中高表达且与患者不良预后正相关；沉默PTBP3抑制HCT116在BALB/c裸鼠体内转移；PTBP3可以促进HIF1α的蛋白表达而不影响其mRNA表达；并发现PTBP3与HIF1α mRNA IRES序列结合，而IRES序列在HIF1α蛋白翻译过程中起到重要作用。这些结果提示PTBP3可能通过激活HIF-1α翻译促进结直肠癌转移。.在本项目中，我们将利用组织标本研究PTBP3和HIF1α在结直肠癌组织中的相关性及其与临床病理特征的关系；利用分子生物学技术研究PTBP3调控HIF1α的机制；利用细胞及动物模型研究PTBP3通过调控HIF1α在结直肠癌中的功能。本研究将揭示PTBP3调控HIF1α促进结直肠癌转移的机制，为结直肠癌的治疗提供新的思路。

瘤内缺氧是结直肠癌肿瘤微环境的基本特征。在缺氧条件下，肿瘤细胞可以通过调控血管形成、能量代谢等多种机制适应缺氧环境，低氧诱导因子HIF1α和HIF2α在肿瘤细胞适应缺氧环境中起到关键调节作用。HIF1α参与调控肿瘤细胞生存、浸润和转移等多种进程，在肿瘤发生发展中起着关键作用。..目前关于调控HIF1α的分子机制研究，主要集中在HIF1α的转录后修饰对其蛋白稳定性的影响。HIF1α受到羟基化、乙酰化、泛素化和磷酸化等修饰调控，从而影响HIF1α蛋白稳定性。而在肿瘤中，关于HIF1α mRNA翻译调控机制则知之甚少。2015年，Cancer cell报道YB-1可以通过与HIF1α mRNA 5'UTR区域的IRES序列结合，从而激活HIF1α mRNA的翻译促进肉瘤转移。..本项目中我们使用包含 568 个 CRC 组织和相应的非肿瘤邻近组织的组织微阵列分析了 PTBP3 的表达水平。 使用卡方检验评估 PTBP3 表达水平与临床病理学特征之间的相关性。 通过一系列体外和体内实验研究了 PTBP3 在 CRC 中的作用和分子机制的功能表征。我们发现 PTBP3 表达在人类 CRC 中增加，高 PTBP3 表达与较差的五年总生存率和无病生存率相关。 此外，PTBP3在体外促进肿瘤细胞增殖、迁移和侵袭，在体内促进肿瘤生长和转移。 PTBP3 通过直接结合 5'UTR HIF-1α mRNA 并激活 HIF-1α 的翻译来增强 HIF-1α 蛋白表达。 此外，HIF-1α 负责 PTBP3 诱导的细胞迁移和侵袭。研究提示PTBP3是一种新的 CRC 癌基因，通过与 HIF-1α mRNA 的 IRES 区域结合，调节 HIF-1α 的翻译。 PTBP3 可作为 CRC 患者复发和预后的有前途的预测生物标志物。