CHIP降解PKM2抑制性调控卵巢癌细胞能量代谢及肿瘤生长的研究

Tumor cells preferentially adopt the aerobic glycolysis pathway for their energy supply, known as the Warburg effect. The activity and expression level of the glycolytic enzymes determine the cell fate directly. CHIP/Stub1 is an E3 ligase of chaperone binding protein and plays an important role in the protein degradation. Our preliminary results indicated that enforced expression or depletion of CHIP results in significant inhibition or promotion of the growth of ovarian cancer cell SKOV3 assayed by in vitro and in vivo experiments. By a SiLAD proteomics analysis, we identified PKM2, a critical regulator of glycolysis in tumors, as the primary target of CHIP-mediated protein degradation. Therefore, this project will focus on the mechanism of CHIP regulating the progression of ovarian cancer via degradation and ubiquitination of PKM2, using the cell model, animal model and pathological specimens. This study will reveal a critical role for CHIP in tumorgenesis and progression by regulation of the Warburg effect and provide potential targets and methods for cancer therapy.

糖酵解是肿瘤细胞获取能量的主要方式。肿瘤细胞中糖酵解酶的活性和表达水平直接决定细胞的生死。CHIP/Stub1是一种分子伴侣蛋白相结合的E3泛素连接酶，在蛋白降解中发挥着重要的作用。本项目初步结果显示CHIP在卵巢癌组织中表达降低，过量表达CHIP能够抑制卵巢癌细胞在裸鼠体内的成瘤能力。结合蛋白质组学方法，我们发现CHIP在卵巢癌细胞中能够直接调控糖酵解关键酶PKM2的蛋白水平。鉴于PKM2在肿瘤能量代谢中的关键作用，本项目拟通过构建卵巢癌的细胞模型、动物模型和利用卵巢癌病理标本，从肿瘤细胞能量代谢角度入手，研究CHIP对卵巢癌发生发展的影响，并深入探讨CHIP通过泛素化调控PKM2稳定性的分子机制，进而揭示PKM2受泛素化调控影响卵巢癌细胞糖酵解的作用。本研究对认识卵巢癌发生发展的分子机理具有重要的意义，并为临床诊断和治疗卵巢癌提供重要线索和新的视角。

糖酵解是肿瘤细胞获取能量的主要方式，称之为Warburg效应。对于在肿瘤发展过程中Warburg效应如何被调控的，仍然存在很大争论。本研究中，我们发现一种分子伴侣蛋白相结合的E3泛素连接酶CHIP可以通过抑制有氧糖酵解减慢卵巢癌的进展。实验结果显示，过量表达CHIP可抑制卵巢癌细胞体外体内的生长，而敲低CHIP则起到相反的促进作用。通过SiLAD蛋白质组学分析，我们确定CHIP作用的下游靶蛋白是糖酵解关键酶丙酮酸激酶2（PKM2）。在CHIP敲低的卵巢癌细胞或敲除CHIP的MEF细胞中，都观察到PKM2蛋白的表达量上升，而PKM2的mRNA水平没有变化。进一步的实验发现CHIP是通过蛋白酶体途径调控PKM2蛋白的稳定性，进而影响癌细胞能量代谢。在病理条件下，免疫组化结果显示，在人的卵巢癌组织中CHIP和PKM2的蛋白表达存在负相关性。本研究发现了CHIP可以通过降低PKM2蛋白稳定性从而抑制卵巢癌细胞增殖和肿瘤发生发展的进程，对认识卵巢癌发生的分子机理具有重要的意义，为进一步的癌症治疗提供新的策略。