Ube2v1-Ubc13-RIOK3轴在结直肠癌中的作用及机制研究

Colorectal cancer is one of the most common malignant tumors, and its pathogenesis is complex. The newly discovered RIO (Right open reading frame) kinases belong to a conserved family of atypical serine/threonine protein kinases, of which RIOK3 has been found to be an oncogenic molecule in breast cancer, pancreatic cancer and glioma. However, our preliminary study found that RIOK3 acts as a tumor suppressor in colorectal cancer and is degraded by ubiquitination. Based on literature studies, informatics analysis and our preliminary results, we hypothesize that Ube2v1-Ubc13 mediates the ubiquitination of RIOK3, while RIOK3 phosphorylates specific proteins and inhibits NF-κB signaling pathway, thereby inhibiting the proliferation, invasion and metastasis of colorectal cancer. First, we will determine the suppressive role of RIOK3 in colorectal cancer both in vitro and in vivo. Then the molecular mechanism of Ube2v1-Ubc13-mediated ubiquitination of RIOK3 and the corresponding sites of ubiquitination of RIOK3 will be analyzed. Finally, the substrates of RIOK3 will be detected and the mechanism of how RIOK3 plays inhibitory roles in colorectal cancer will be determined. Our results will provide theoretical basis for RIOK3 as a potential target for the treatment of colorectal cancer.

结直肠癌是临床最常见的恶性肿瘤之一，其发病机制复杂。RIO（Right open reading frame）激酶家族是一个新的非典型丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族，其中RIOK3在乳腺癌、胰腺癌、胶质瘤中促进肿瘤的发生发展。项目组前期研究发现RIOK3在结直肠癌中具有抑癌作用，且可被泛素化降解。根据文献调查、信息学分析和预实验结果，我们提出假说:Ube2v1-Ubc13介导RIOK3泛素化的降解，而RIOK3磷酸化特定的蛋白，抑制NF-κB信号通路，从而抑制结直肠癌的增殖、侵袭和转移。首先我们拟明确RIOK3在结直肠癌中的抑癌作用，并分析Ube2v1-Ubc13介导RIOK3泛素化的分子机制及影响RIOK3泛素化的位点，同时寻找RIOK3的底物，探索RIOK3发挥抑癌作用的机制。通过上述研究，我们将明确RIOK3在结直肠癌中的作用及相关的机制，为以RIOK3为靶点来治疗结直肠癌提供理论依据。

结直肠癌是临床上最常见的恶性肿瘤之一，其发病机制复杂。蛋白激酶是一种能够将下游底物磷酸化的蛋白，主要分为丝/苏氨酸蛋白激酶和酪氨酸蛋白激酶。越来越多的研究表明在肿瘤发生发展中起关键作用的一些蛋白激酶可以成为抗肿瘤药物的靶点。RIO（Right open reading frame）激酶家族是一个新的非典型丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族，其中RIOK3在乳腺癌、胰腺癌、胶质瘤中发挥促癌作用。本项目探究了RIOK3在结直肠癌中的表达、功能和调控模式。首先我们从临床样本和细胞系中发现RIOK3在结直肠癌中表达降低，RIOK3 的低表达与结直肠癌患者较差的临床特征和预后相关。同时我们从体内外实验证实了过表达 RIOK3可抑制肠癌细胞的增殖、迁移、侵袭和肝转移，促进肿瘤细胞的凋亡；反之亦然。表明 RIOK3在结直肠癌中发挥抑癌作用。进一步研究发现RIOK3 通过抑制 NF-κB p65 的磷酸化发挥肿瘤抑制作用。而RIOK3作为抑癌基因在结直肠癌中的低表达是由于其被泛素化降解。Ube2v1(ubiquitin-conjugating enzyme E2 variant1) 是Uev（ubiquitin-conjugating enzyme variant）家族成员之一，不具备E2的催化活性。Ube2v1与Ubc13（ubiquitin-conjugating enzyme 13）结合，形成Ube2v1-Ubcl3复合体发挥E2酶活性，从而发挥泛素化作用。我们的研究表明Ube2v1-Ubc13通过K48泛素化途径降解RIOK3，而RIOK3 的 N1-222区域负责K-48 连接的泛素化降解。而RIOK3作为一个蛋白激酶，其在结直肠癌中的作用底物目前仍在探索中。本项目明确了RIOK3在结直肠癌中的作用及相关的机制，为后续探索RIOK3作为结直肠癌治疗的靶点提供了理论依据。对RIOK3这一抑癌基因降解机制的阐明为我们提供了干预RIOK3降解和泛素化的靶点。