Mia40通过AIF抑制线粒体凋亡导致胶质瘤耐药的机制研究

Blockage of mitochondrial apoptosis is an important cause of glioma resistance. The previous study by the applicant found that the mitochondrial intermembrane space transporter Mia40 is up-regulated in gliomas and blocks the activation of mitochondrial apoptotic pathway by regulating mitochondrial transmembrane transport. Inhibition of Mia40 increased the chemosensitivity of tumor cells, suggesting that Mia40 may be a key molecule mediating drug resistance, but the specific mechanism is not clear. Further studies showed that Mia40 can form an oxidative phosphorylation complex with mitochondrial apoptosis-inducing factor AIF to promote mitochondrial energy metabolism. Therefore, we hypothesize that Mia40 may promote the oxidative respiration through the recruitment of AIF, reverse its pro-apoptotic function, and enhances its retention in mitochondrial membrane space and oxidative respiration, thereby inhibiting the activation of mitochondrial apoptosis pathway, and ultimately lead to tumor cell resistance. This project intends to perform gene knockout and overexpression, functional domain active mutation, laser confocal and co-immunoprecipitation to study the role of Mia40 in glioma resistance and its mechanism of action in regulating AIF via primary glioma cells, cell resistance model and nude mouse orthotopic tumor transplantation model, which can provide new molecular targets and ideas for drug resistance reversal of glioma.

线粒体凋亡受阻是胶质瘤耐药的重要原因。申请人前期研究发现：线粒体膜间隙转运蛋白Mia40在胶质瘤中表达上调，并通过调控线粒体跨膜转运，阻断线粒体凋亡通路的激活。而抑制Mia40会增加肿瘤细胞的化疗敏感度，提示Mia40可能是介导耐药的关键分子，但其具体机制不明确。进一步研究表明：Mia40能够与线粒体凋亡诱导因子AIF组成氧化磷酸化复合体，促进线粒体能量代谢。因此，我们推测：Mia40可能通过对AIF的募集，反转其促凋亡功能，增强其在线粒体膜间隙的驻留和氧化呼吸，进而抑制线粒体凋亡通路的活化，最终导致肿瘤细胞耐药。本项目拟从原代胶质瘤细胞、细胞耐药模型和裸鼠原位肿瘤移植模型三个层面，通过基因敲除和过表达，功能结构域活性突变，激光共聚焦和免疫共沉淀等实验，研究Mia40在胶质瘤耐药中的作用及其调控AIF的具体机制，从而为胶质瘤耐药逆转提供新的分子靶点和思路。

化疗抵抗是胶质瘤难治性的主要起因，而线粒体凋亡受阻是胶质瘤耐药的重要诱导因素。申请人通过前期研究发现：线粒体膜间隙转运硫氧化还原蛋白Mia40在胶质瘤中表达上调，并通过调控具有“CX3C”和“CX9C”结构域的硫氧化底物蛋白向线粒体膜间隙与内膜的转运，影响线粒体功能，从而阻断线粒体凋亡通路的激活。而抑制Mia40的表达会增加肿瘤细胞的化疗敏感度，提示Mia40可能是介导耐药的关键分子，但其具体机制不明确。进一步研究表明：Mia40能够与线粒体凋亡诱导因子AIF组成硫氧化磷酸化复合体，共同参与对具有“CX3C”和“CX9C”结构域的半胱氨酸硫氧化底物蛋白在线粒体膜间隙的修饰，从而促进线粒体能量代谢。因此，我们推测：Mia40可能通过对AIF的募集，反转AIF促凋亡功能，增强其在线粒体膜间隙的驻留和氧化呼吸，进而抑制线粒体凋亡通路的活化，最终导致耐药性的产生。本项目通过从原代胶质瘤细胞、细胞耐药模型和裸鼠原位肿瘤移植模型三个层面，通过基因敲除和过表达，功能结构域活性突变，激光共聚焦和免疫共沉淀等实验，证明了Mia40作为胶质瘤化疗抵抗相关蛋白的药理学靶向调控价值，并针对Mia40的“CPC”活性位点，筛选得到了多元骈环类生物碱Moschamindole，具有显著的诱导替莫唑胺耐药性胶质瘤凋亡的药理学作用。此外，通过分子生物学研究，本项目进一步确定了Mia40在胶质瘤耐药的过程中，主要通过调控AIF在线粒体与细胞核中的分布和比率，干预了后者引起的细胞凋亡活化，从而最终调控了胶质瘤细胞的化疗抵抗作用。综上，本项目通过对Mia40调控AIF抑制线粒体凋亡导致胶质瘤耐药的机制研究，为逆转胶质瘤耐药提供新的分子靶点和思路。