细胞核内iASPP调控Nrf2的分子机制及其影响化疗敏感性的研究

Chemotherapy drugs can promote cancer cell apoptosis by inducing Reactive Oxygen Species (ROS); Nrf2 (Nuclear factor (erythroid-derived 2)-like 2) is a central transcription factor in regulating ROS and also a critical factor in influencing chemosensitivity. It is not surprising that the activity of Nrf2 is normally under tight regulation by both cytoplasmic and nuclear mechanisms. Recently, we found that cytoplasmic iASPP （inhibitor of Apoptotic-stimulating proteins of p53）inhibits Nrf2 degradation and ROS production by competing with Nrf2 in binding with its major inhibitor Keap1. iASPP is translocated to the nucleus after chemotherapeutic drug treatment and produces an effect to prevent apoptosis progression, while whether this effect of iASPP is mediated by regulating Nrf2 remains unknown. Thus, in this study, we will investigate the impacts of nuclear iASPP on the protein expression, subcellular localization and transcription activity of Nrf2 and ROS levels. Then the nuclear iASPP mediated Keap1-dependent and -independent mechanisms of Nrf2 regulation will be further explored. Moreover, the roles of nuclear iASPP/Nrf2 on chemosensitivity will be clarified. The study will not only provide important insights into the regulatory mechanisms of Nrf2 and biological functions of nuclear iASPP, but also improve our understanding of cancer chemoresistance, which will promote formulation effective chemotherapeutic strategies in clinics.

化疗药物可通过诱导活性氧（ROS）促进肿瘤细胞凋亡；Nrf2（核因子E2相关因子2）是抗ROS的核心转录因子，也是影响化疗敏感性的关键, 其活性受到细胞质和细胞核机制的双重调控。申请人前期研究发现，胞质iASPP（p53凋亡刺激蛋白抑制因子）可与Nrf2竞争结合其主要抑制因子Keap1，进而阻断Nrf2的降解和ROS的产生；iASPP在药物作用下入核，并抑制凋亡，该作用是否通过调控Nrf2实现却尚待阐明。为此，本项目将以肿瘤细胞和荷瘤裸鼠为模型，首先研究药物作用下核内iASPP对Nrf2的表达、定位、活性及ROS的调控作用；利用免疫共沉淀、核质分离和质谱等技术深入探讨核内iASPP介导的Keap1依赖和非依赖的Nrf2调控机制；并进一步阐明该机制对化疗敏感性的影响。本项目研究不仅有助于全面认识Nrf2的调控机制及核内iASPP功能；还有助于深入理解肿瘤耐药机制，为制定合理化疗方案提供依据。

活性氧（ROS）是介导细胞氧化应激的重要分子，多种化疗药物均可产生超毒性阈值剂量的 ROS 而诱导肿瘤细胞死亡。然而，在进化过程中，哺乳动物细胞产生了抵御氧化应激损伤效应的抗氧化反应体系。正是由于肿瘤细胞内抗氧化通路的级联放大，使得部分肿瘤患者在临床治疗中出现化疗耐药的不良现象。基于此，深入理解肿瘤细胞内抗氧化反应的精细分子调控机制，将为逆转肿瘤细胞化疗耐药带来新的契机。申请人前期研究已经发现，细胞质 iASPP（p53凋亡刺激蛋白抑制因子）可与 Nrf2 竞争结合其主要抑制因子Keap1，进而阻断 Nrf2 的降解和 ROS 的产生。本项目将以肿瘤细胞和荷瘤裸鼠为模型，利用免疫共沉淀、核质分离和质谱等技术为基础，研究发现，1）低浓度化疗药物Dox处理后，可诱导细胞核和细胞质内iASPP表达量显著上升，进一步的研究表明，进入细胞核内 iASPP 一方面可抑制 p53 依赖的 p21 转录，进而抑制细胞衰老，另一方面可抑制 NF-κBp65 依赖的 IL-6 和IL-8 转录，以细胞自分泌效应抑制细胞衰老，即表明抑制 iASPP 可能是一种恢复衰老的强大治疗策略；2）除此之外，化疗药物 Dox 诱导的衰老情况下细胞质内增加的 iASPP 与 Keap1 结合，抑制 Nrf2 的降解，活化的 Nrf2 进入细胞核发挥其转录因子的作用，促进 M-CSF 的转录与表达，分泌到肿瘤微环境中的 M-CSF 以旁分泌效应促进 M2 型巨噬细胞的极化，造成肿瘤细胞耐药，进而促进肿瘤生长；3）Caspase 剪切的 295-828 iASPP 截短体可进入细胞核，抑制 p53 和 NF-κB 的活性，进而抑制细胞凋亡，提出 iASPP 截短体的细胞凋亡反馈新机制。总的来说，这些结果表明 iASPP 可以通过 Nrf2 依赖及 Nrf2 非依赖的方式调控肿瘤细胞命运，降低化疗药物敏感性。提高了 iASPP 对其多种活性调控机制的新认识，从而更好地指导 iASPP 作为新肿瘤靶标在临床诊断和治疗中的应用，提高肿瘤的治疗效率。 因此，本项目具有重要的科学意义和潜在临床治疗意义。