以秀丽线虫为模型研究蛋白质酪氨酸磷酸酶PRL的作用机制

蛋白质酪氨酸磷酸酶PRLs亚家族的异常表达与人类癌症的发生发展具有非常重要的关系，尤其PRL-3与肿瘤的浸润和转移密切相关。目前对PRLs亚家族酶的底物分子及其下游信号通路仍缺少深入的了解。我们前期的研究发现，应用RNAi技术干扰秀丽线虫PRL-1能延长野生型线虫N2的寿命，表明cPRL-1可能参与线虫类胰岛素受体信号传导通路的调控。因此，本研究通过对线虫类胰岛素受体信号通路中几个关键基因敲除缺陷株的RNA干扰，使两个基因同时沉默，来研究cPRL-1在此通路中的调控机制。另外我们还将在分子水平上研究通路中几个关键蛋白质磷酸化水平的变化，进一步阐明PRL-1的作用机理。通过这些研究，我们将阐明cPRL-1所参与调控的信号传导通路,而且这一成果可以应用到与cPRL-1同源的人PRLs家族酶中，为深入研究PRLs提供理论依据。

自从研究发现肝细胞再生磷酸酶3（PRL-3）在结肠癌转移到肝脏的肿瘤细胞中表达异常增高以后，PRL亚家族磷酸酶越来越受到研究者的关注。目前有很多有力的证据可以证实人类的PRL磷酸酶，包括PRL-1、PRL-2和PRL-3都可能是致癌基因，它们也是磷酸酶家族中少有的与癌症发生发展有关的成员。PRLs能够促进细胞增殖、迁移、浸润以及肿瘤的生长和转移，这些特点也都是它们具有致瘤性的源动力。尽管关于这些酶蛋白以及它们所参与的信号通路的研究已经取得了一定的进展，但其基本的分子机制仍然不明确。线虫作为模型动物具有独特的优越性，而且其基因组中PRL家族只有一个成员，有利于我们从最基本的层面去探求PRL在生物体中所发挥的作用。我们的研究表明，当用RNA干扰的方法对线虫的PRL-1基因进行基因沉默后，线虫的寿命显著延长，而且与转录因子daf-16介导的类胰岛素信号传导通路有关。进一步应用线虫类胰岛素信号传导通路中关键基因的敲除突变体，对PRL-1的作用位点进行了研究，我们发现对于该信号通路的上游基因敲除突变体，如daf-2和age-1，PRL的knockdown仍能进一步延长其寿命，相反对于下游基因的敲除突变体，如akt-1和daf-16则不能延长其寿命，由此我们推测PRL-1在该通路中的作用位点位于age-1之后，而在akt-1之前，如果PRL-1作用于磷酸肌醇使其去磷酸化，则应该缩短线虫寿命，与之前结果不符，所以PRL-1可能是与调节磷酸肌醇PI(3,4,5)P3去磷酸化的daf-18（PTEN）有关，即通过负调控daf-18从而达到调节类胰岛素信号通路的作用。通过对daf-18敲除突变体的研究也初步证实了这一观点，但PRL-1与daf-18之间具体的作用方式仍有待于进一步的深入研究。另外我们用免疫组化和免疫荧光的方法对PRL在线虫体内的表达位点进行了研究，发现PRL-1主要表达在线虫的肠道细胞中，同时应用western blot的方法对PRL在不同发育时期线虫中的表达进行了研究，发现PRL-1在受精卵中几乎没有表达，而在发育旺盛的L2和L3期表达最多，L4及后期的成虫中表达量显著降低。以上研究为进一步明确PRL-1的生物学功能奠定了基础，也为高等生物中PRLs亚家族酶功能的研究提供了宝贵的借鉴意义。