E3泛素连接酶Hrd1通过降解糖酵解关键酶PFKP抑制乳腺癌细胞增殖侵袭的分子机制研究

Abnormal protein ubiquitin degradation and increasing glycolysis play critical role not only in various diseases but also in tumorigenesis and development of cancer. However, little is known about the role of E3 ubiquitin ligase Hrd1 and glycolysis key regulating enzyme PFKP in breast cancer. The preliminary data from the current research project demonstrated that expression of Hrd1 is significantly higher in the peri-cancerous tissues than in the cancerous tissues (Oncotarget 2015.6(40)), whereas the expression of PFKP is significantly higher in the cancerous tissues. Furthermore, we observed that Hrd1 expression regulated the proliferation and migration of breast cancer cells possibly because of the direct interaction between Hrd1 and PFKP. In this research, we will focus on the mechanism of inhibiting proliferation of breast cancer by E3 ubiquitin ligase Hrd1 through degrading of glycolysis key regulating enzyme PFKP in both normal breast epithelial cells and breast cancer cells. Based on this, we intend to further clarify the effects of Hrd1 and PFKP on the tumorigenesis, proliferation and metastasis of breast cancer. The findings from our research are thought to develop antitumor drugs targeting E3 ubiquitin ligases and glycolysis.

蛋白的泛素化降解与细胞的糖酵解通路皆为调控机体生理与病理甚至肿瘤发生发展过程的重要生物学事件。而E3泛素连接酶Hrd1与糖酵解通路关键酶PFKP在乳腺癌中的作用与功能尚不清楚。本课题前期发现： Hrd1在乳腺癌组织中呈低表达(Oncotarget 2015.6(40))，而PFKP在乳腺癌组织中呈高表达；Hrd1可抑制乳腺癌细胞增殖、侵袭与转移；Hrd1可与PFKP在乳腺癌细胞中直接结合。据此我们推测，Hrd1可能通过降解细胞内PFKP而发挥抑制乳腺癌作用。为验证此假说，本课题拟运用体内、体外模型，重点阐明Hrd1通过降解PFKP从而调控乳腺上皮细胞的增殖、凋亡与侵袭信号通路的分子机制，同时在临床标本中探讨该现象与乳腺癌临床参数的相关性，本课题结果为针对E3泛素连接酶及糖酵解途径为药物靶点开发用于肿瘤治疗药物奠定进一步的理论基础。

（1）项目的研究背景：乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一，已成为威胁女性身心健康的常见肿瘤。越来越多的证据表明蛋白的泛素化降解和细胞的糖酵解过程与肿瘤持续的异常增生和转移密切相关。但关于E3泛素连接酶Hrd1与糖酵解通路关键酶PFKP在乳腺癌中的影响及其作用机制仍不清楚。我们课题组前期研究结果表明，Hrd1在乳腺癌组织中呈低表达，PFKP在乳腺癌组织中呈高表达，Hrd1能够抑制细胞增殖和侵袭迁移的能力。故本项目拟对E3泛素连接酶Hrd1与糖酵解关键酶PFKP之间的相互作用关系以及其抑制乳腺癌细胞增殖、侵袭迁移糖酵解能力的分子机制展开研究。.（2）主要研究内容：通过体外细胞模型验证了E3泛素连接酶Hrd1和糖酵解通路关键酶PFKP在乳腺癌临床组织中的表达情况，Hrd1在乳腺癌细胞糖酵解过程中发挥的作用，以及Hrd1对乳腺癌细胞增殖和侵袭迁移能力的影响；机制方面旨在验证Hrd1如何通过与PFKP相互作用从而调节乳腺癌细胞糖酵解的能力最终对乳腺癌细胞增殖、侵袭迁移的能力产生影响；另外在体内实验中也充分验证了Hrd1对原发肿瘤的生长的影响。.（3）重要结果：证实了Hrd1在乳腺癌组织中呈低表达，PFKP在乳腺癌组织中呈高表达，Hrd1能够抑制细胞增殖和侵袭迁移的能力，同时Hrd1能显著抑制乳腺癌细胞糖酵解的过程；在机制方面证实了Hrd1能够通过与PFKP相互结合，通过泛素化降解PFKP蛋白，从而发挥抑制细胞增殖，侵袭迁移和糖酵解的能力；另外在裸鼠体内实验中也充分验证了Hrd1能够抑制原发肿瘤的生长。.（4）关键数据：本研究证实了E3泛素连接酶Hrd1与糖酵解通路关键酶PFKP能够相互结合，通过泛素化降解PFKP蛋白，从而发挥抑制乳腺癌细胞增殖、侵袭迁移和糖酵解的能力。.（5）科学意义：本研究证实了Hrd1对乳腺癌癌细胞增殖、侵袭迁移和糖酵解的影响，初步探讨了其中机制，进一步揭示了Hrd1在乳腺癌发生中的作用，具有一定的指导意义，为临床防御和治疗乳腺癌提供新的策略。