PALLD调控中心体聚集机制及其在多发性骨髓瘤中作用研究

Centrosome amplification is a common feature of cancers, and multiple centrosomes can promote chromosomal instability as well as migration and invasion in tumors. To avoid multipolar spindles, which will cause cell death, tumor cells can form bipolar spindles via clustering centrosomes, ensuring cell division progression. Centrosome amplification confers a poor prognosis in multiple myeloma (MM). Also, centrosome clustering keeps the proliferation of MM cells, and its inhibition will lead to MM cells death. Therefore, centrosome clustering plays an important role in the biology of MM. Our previous studies demonstrated that PALLD is a novel microtubule-associated protein and can maintain normal spindle orientation via stabilizing astral microtubules. At the same time, we found that PALLD can cluster centrosomes during cell division in cancer cell lines with multiple centrosomes, so PALLD is a new regulator of centrosome clustering. Based on these discoveries, our project intends to study the detailed approaches and molecular mechanisms of PALLD-regulated centrosomes clustering and its role in the biology of MM. Through this study, we will deepen understanding of PALLD function, discover new mechanisms of centrosomes clustering, uncover new aspects of MM biology, and finally develop targeted therapy for MM accordingly.

中心体扩增是肿瘤的重要特征，多中心体可促进肿瘤染色体组不稳定及迁移侵袭，然而多中心体形成的多极纺锤体可导致细胞死亡，因此肿瘤细胞形成中心体聚集机制保证双极纺锤体细胞分裂。在多发性骨髓瘤（Multiple myeloma，MM）中，中心体扩增程度与疾病预后差相关，且中心体聚集机制为MM细胞增殖所必需，提示该机制在MM转化及进展中具有重要作用。PALLD是我们发现的一个新微管相关蛋白，可通过稳定星极微管维持纺锤体正常排列，前期研究同时证实PALLD在多中心体肿瘤细胞系中可以维持中心体聚集，因此PALLD是一个新的中心体聚集调控分子。基于上述发现，本项目着重研究PALLD调控中心体聚集的具体途径和分子机制，解析PALLD维持的中心体聚集在MM生物学行为中作用。该项目开展有助于了解PALLD分子生物学功能，发现中心体聚集调控新机制，揭示MM生物学特性，为该病治疗提供新途径。

中心体扩增是肿瘤细胞的重要特征之一，为了维持肿瘤细胞的正常分裂，中心体聚集是必不可少的，否则肿瘤细胞将会出现异常分裂而死亡，因此，抑制中心体聚集可以有效且特异性地靶向肿瘤，而了解中心体聚集的调控机制则是关键。我们前期研究发现PALLD是一个微管相关蛋白且可以通过调控AKT1-GSK3β信号途径，维持星级微管稳定性，保证纺锤体的正常排列，同时观察到PALLD敲低HeLa细胞出现了多极纺锤体比例增高的现象，基于此线索，我们着重研究PALLD对中心体聚集的调控作用，并且关注PALLD在依赖于中心体聚集的多发性骨髓瘤中的地位。我们研究发现有别于非肿瘤细胞，在多中心体肿瘤细胞中，PALLD可以维持中心体聚集，PALLD敲低可以导致多中心体肿瘤细胞有丝分裂时间延长、细胞增殖减缓，而延长的分裂时间则有助于修复中心体聚集异常，但是PALLD敲低细胞对以微管为靶点的抗肿瘤药物的敏感性下降。机制研究发现，PALLD调控中心体聚集可能和维持星级微管稳定性、保证微丝骨架的完整性、调控Aurora A酶活性有关。同时我们进行RNA-Sequencing实验发现PALLD对于细胞转录水平调控十分有限，更多地以通过蛋白之间相互作用调控细胞的生物学行为，与PALLD报道的功能一致，随后进行的免疫共沉淀联合蛋白质谱鉴定到了PALLD可能调控中心体聚集的互作蛋白。最后我们在多发性骨髓瘤细胞中证实PALLD的表达，并且证实PALLD能够调节多发性骨髓瘤细胞系OPM-2的增殖，提示PALLD可以调控多发性骨髓瘤的生物学行为。通过该研究，我们揭示了PALLD的新功能，加深了对多中心体肿瘤细胞的中心体聚集机制的了解，为通过抑制中心体聚集治疗肿瘤提供新的思路，最终促进临床肿瘤治疗的发展。