核受体Nur77/TR3调控脂肪酸代谢促进黑色素瘤转移的机制研究

Melanoma is a kind of highly metastatic malignant tumor, therefore, it is of great theoretical and practical significance to study the regulatory mechanism for its metastasis. Nuclear receptor Nur77 (also known as TR3) plays important roles in regulation of tumor development and body's metabolism, however, whether Nur77 influences melanoma metastasis is still unclear. Our preliminary experiments revealed that knock-down of Nur77 significantly impaired metastatic capability of melanoma cells in nude mice, which is related with the pro-survival function of Nur77 under glucose starvation. Glucose starvation is a type of energy stress that circulating tumor cells must overcome for distant metastasis. Mechanical analysis suggested that the interaction of Nur77 with one of rate limiting enzymes in fatty acid oxidation, which could be further enhanced under glucose starvation, may participate in the maintenance of ROS and ATP levels. This project will not only investigate the regulatory mechanism of Nur77 on fatty acid oxidation and cell survival under glucose starvation, but also test the suppressive function of Nur77 on tumor metastasis in mice and clinical samples. Our aim is to clarify the reasons for the highly metastatic capacity of melanoma from a metabolic perspective, and provide a potential molecular target for the development of anti-melanoma drugs.

黑色素瘤是一种转移性极高的恶性肿瘤，深入探讨其转移的机制具有重要的理论和现实意义。核受体Nur77（也被称为TR3）在调控肿瘤发生发展以及机体新陈代谢过程中发挥重要作用，但Nur77是否调控黑色素瘤转移仍不清楚。预实验中，我们发现敲低Nur77显著削弱黑色素瘤细胞在裸鼠中的转移能力，而这与Nur77促进黑色素瘤细胞在葡萄糖饥饿下的存活相关。葡萄糖饥饿是循环肿瘤细胞必须克服的能量应激状况，直接影响肿瘤的转移。Nur77可与一个脂肪酸氧化的限速酶结合，且该结合在葡萄糖饥饿下显著增强，从而有助于维持葡萄糖饥饿下细胞的ROS和ATP水平。本项目将据此进一步研究Nur77调控脂肪酸氧化限速酶活性及脂肪酸氧化的机制，分析其影响葡萄糖饥饿下细胞存活的原因，并在小鼠和临床标本中验证Nur77与转移的相关性。通过研究，我们将有望从代谢角度阐明黑色素瘤高转移的原因，为抗黑色素瘤药物的开发提供潜在的分子靶点。

肿瘤细胞时刻面对着代谢应激等不利条件的刺激，只有完成了代谢适应，肿瘤才能进一步发展和转移，然而肿瘤细胞如何进行代谢适应还并不清楚。在本项目中，我们以代谢应激调控为主线，以核受体Nur77为重心，重点研究了黑色素瘤等肿瘤细胞调控代谢适应的功能与机制，取得了如下研究成果：.1. 葡萄糖饥饿条件下， Nur77是黑色素瘤细胞存活的关键。葡萄糖饥饿通过激活ERK2，进而磷酸化Nur77使其定位于线粒体。在线粒体中，Nur77通过与脂肪酸氧化关键酶TPβ结合抑制其氧化失活，从而提高脂肪酸氧化，降低ROS，帮助肿瘤细胞存活。在小鼠肿瘤转移模型以及临床黑色素瘤标本中，Nur77的表达均与转移负相关（Molecular Cell， 2018）。.2. 在肝癌细胞中，Nur77通过结合lncRNA-WFDC21P启动子，上调其表达。WFDC21P能够与糖酵解限速酶PFKP和PKM2结合，进而抑制肝癌细胞糖酵解，抑制肝癌的生长与转移。在临床标本中，Nur77和WFDC21P的表达呈正相关，且均与肿瘤的恶性程度负相关（Oncogene， 2020）。.3. Nur77可作为转录抑制因子通过募集SWI/SNF复合物抑制脂肪酸摄取的关键基因CD36和FABP4的表达，从而削弱乳腺癌细胞的脂肪摄取，抑制乳腺癌的发展。但随着乳腺癌的进程，Nur77被PPARγ调控发生泛素化降解，从而失去了对乳腺癌的抑制作用。Nur77的激动剂Csn-B能够通过阻断Nur77与PPARγ的结合抑制乳腺癌进程（PNAS, 2020）。.4. 通过筛选，我们发现了一个选择性自噬的负调控因子Flightless-I (FliI)，它通过与p62结合抑制LC3对p62的识别，从而阻断p62介导的选择性自噬，进而导致细胞内受损蛋白和DNA的累积，最终促进小鼠肿瘤的发生。FliI的功能可被ULK1和Akt诱导的磷酸化双向调控：ULK1磷酸化FliI抑制FliI与p62的结合，从而促进选择性自噬；而Akt对FliI的磷酸化则增强其与p62的结合，进一步抑制了选择性自噬（Cancer Research, 2018）。. 综上，本项目阐明了Nur77等关键蛋白调控糖脂代谢帮助肿瘤细胞适应代谢应激的机制。在本项目的支持下，项目负责人获基金委优秀青年科学基金资助，与前期成果一起获一项福建省自然科学奖一等奖。