TRIB3抑制自噬促进结肠癌发生发展的作用和机制

Inflammatory and metabolic stresses are associated with increased risk of colon cancer development and progression through supporting the stemness of colon cancer stem cells. Autophagy is a critical intracellular process for the clearance of pathogens, injured/aged organelles, misfolded proteins and other biomacromolecules as considering a cytoprotective mechanism against inflammatory and metabolic stresses. In preliminary studies, we have fund that TRIB3, a stress response protein, can suppress autophagy in cancer cells, which results in the accumulation of a lot of cancer-related proteins and promotes cancer progression. Also, we have found that TRIB3 participates into the metabolic reprogramming and hypoxia of colon cancer cells, and knockdown TRIB3 prevents colon cancer cell proliferation and metastasis. With these findings, we propose investigate the potential roles and mechanisms of TRIB3-suppressed autophagy in the regulation of colon cancer metabolic reprogramming, cancer immune microenvironment and the stemness of colon cancer stem cells. We also want to determine the potential therapeutic effects by using an autophagy-inducing lead compound as a molecular probe, which was previously discovered in this laboratory, on colon cancer development and progression. Our proposed studies may not only provide insight into the pathogenesis of colon cancer, but also provide clues and strategies for the development of anti-colon cancer agents.

炎症应激和代谢应激是结肠癌发病的重要因素，而这两种因素又参与调控结肠癌干细胞干性的维持。自噬是清除细胞内受损细胞器、错误折叠蛋白和其它生物大分子的重要途径，是机体对抗炎症和应激反应的重要机制。本项目前期工作证实，应激蛋白TRIB3可抑制肿瘤细胞自噬活性，抑制几个关键的促肿瘤蛋白降解，诱导肿瘤发生、发展。同时，我们发现TRIB3参与调控了结肠癌细胞代谢重编程和细胞缺氧，敲低结肠癌细胞TRIB3可抑制结肠癌细胞的生长和转移。基于上述工作基础，本项目将使用临床样本、转基因动物及细胞模型拟寻找结肠癌发病中TRIB3所抑制自噬与结肠癌代谢重编程、肿瘤免疫微环境、结肠癌干细胞干性之间的联系。我们还将使用本项目前期所筛选到的活化细胞自噬的先导化合物作为分子探针，分析其抗结肠癌的作用和机制。本研究揭示的结肠癌分子细胞发病机制将为结肠癌的防治和新药研发提供理论支持和思路。

TRIB3是一种应激诱导蛋白，代谢性应激因素（高糖、高胰岛素）和病理微环境中的炎性应激因素（IL-6、TGF-beta）均能诱导TRIB3表达增高。高表达的TRIB3通过与自噬受体蛋白P62相互作用导致自噬和UPS系统功能阻滞。TRIB3并不是在应激因素下表达变化的唯一蛋白，据此我们提出TRIB3等应激诱导蛋白可能通过导致系统性蛋白稳态失衡或导致特定促癌蛋白堆积或功能过度激活，发挥促肿瘤功能。在本项目中我们证实TRIB3、FGD5等应激诱导蛋白可通过蛋白相互作用的形式，妨碍EGFR、Sox2、C-Myc、Snail等促癌蛋白经溶酶体或蛋白酶体降解，或协同beta-catenin/TCF4转录复合物形成，诱导并维持肿瘤干细胞特性，促进结肠癌、肺癌、乳腺癌、淋巴瘤等恶性肿瘤发生、发展和耐药。我们也证实TGF-beta和EGFR癌基因信号活化可加剧自噬流阻滞，形成促进肿瘤进展的正反馈调节环。炎症和自噬流阻断是肿瘤和组织纤维增生性疾病的共同分子细胞机制，我们深入研究了TRIB3、A20、CCL1等代谢或炎症应激诱导蛋白在组织纤维增生性疾病，例如肺纤维化、肝纤维化中的作用和机制。我们证实，炎症应激条件会导致巨噬细胞中A20失活或CCL1表达增高，这些变化会重塑巨噬细胞表型，发挥促进肺纤维化进程的作用。炎症状态诱导TRIB3增高引发自噬流阻滞会导致含有大量Activin A的外泌体分泌至胞外，引起肝星形细胞的活化、增殖，促进肝纤维化进程。我们的研究发现了多个全新的肿瘤和纤维化疾病治疗靶点，针对这些靶点我们自主设计多种多肽类先导化合物，对关键蛋白相互作用靶点进行确认。上述工作提示蛋白稳态失衡是导致肿瘤和纤维增生性疾病的分子基础；通过解除关键蛋白相互作用恢复有效的蛋白降解通路是治疗肿瘤和纤维增生性疾病的新策略。我们的工作为全面认识肿瘤、组织纤维化等应激和炎症相关疾病奠定了理论基础，也为开发具有我国自主知识产权原创药物提供了物质准备。在项目执行过程中，培养了多名博士/硕士研究生和青年科研人员；发表SCI论文16篇（其中IF>20的文章2篇、10<IF<20文章11篇），发表中文核心期刊论文2篇；参编“自噬生物学与疾病”系列论著6部；申请专利4项；做会议报告3次。