生物节律基因NPAS2与肝癌预后的相关性及分子机制研究

Liver cancer is one of the most common malignancies in China, with an increasing high occurrence and death rate. A number of evidence suggests that disorders in circadian clock genes play an important role in the development and progression of liver cancer. Based on our long-term research on the relationship between circadian clock genes and cancer, we found that the ploymorphism of SNP sites rs2305160 and rs1562313 in the NPAS2 gene is significantly correlated with the prognosis of liver cancer patients. Therefore, we plan to further study the correlation between NPAS2 ploymorphism and its expression and liver cancer prognosis in this project. We Will employ siRNA interference to investigate the biological functions of NPAS2 in liver cancer cells. Differential gene expression profiling before and after siRNA interference will be detected by genomic mRNA microarray. We will also use co-immunoprecipitation and proteomic methods to identify proteins interacting with NPAS2. Based on these data, we will try to predict and validate the interaction network of NPAS2. The results of this project will unveil the molecular mechanisms by which NPAS2 affects the prognosis of liver cancer and provide experimental evidence and theoretical support for the development of new biomarker this disease.

肝癌是我国最常见的恶性肿瘤之一，其发病率和死亡率长期居高不下，生物节律基因调控异常与肿瘤的发生发展关系密切，该领域已成为肿瘤研究的热点。我们前期研究发现NPAS2基因rs2305160 及rs1562313位点多态性与肝癌患者预后显著相关。本项目在此基础上进一步探讨NPAS2基因型及其表达水平与肝癌患者预后的相关性，利用siRNA干扰肝癌细胞中NPAS2基因的表达，检测肝癌肿瘤生物学行为的变化，并通过全基因组表达芯片筛选表达差异基因，运用免疫共沉淀和蛋白质组学鉴定NPAS2相互作用蛋白，预测并验证NPAS2基因的分子调控网络，深入探讨NPAS2基因影响肝癌患者预后的分子机制，为肝癌新型分子标志物的研究提供实验证据及理论支持。

肝癌是致死率极高的恶性肿瘤之一，且世界50%以上的肝癌发生在我国，因此肝癌致病机制的研究对我国国民健康具有重大意义。近年来，已发现大量在肝癌及其癌旁组织中差异表达的基因，但这些基因的作用和如何将其正确运用到肝癌的预防和靶向治疗中仍然是个难题。因此，深入探讨肝癌发生发展的分子机制进而寻找到肝癌靶向治疗的新靶点，成为肝癌研究的重点及热点。越来越多的证据表明，昼夜节律的破坏是与肿瘤的发生和发展是密切相关的。NPAS2，一个核心生物节律分子，已被证明是结直肠癌和乳腺癌的一个预后标志物。但是到目前为止NPAS2在肿瘤中尤其是在肝细胞肝癌中，其潜在的生物学功能及其作用机制是完全不清楚的。本项目首先研究了NPAS2在肝癌组织中的表达及其临床意义，然后系统地通过体内外两方面实验探讨了NPAS2在肝癌细胞存活中发挥的重要作用及内在机制。本项目研究结果显示NPAS2在肝癌中显著升高，NPAS2表达高的患者其总生存期及无复发生存期均较短。体内外实验显示NPAS2通过促进细胞增殖，抑制线粒体依赖性的细胞凋亡显著性的促进了肝癌细胞存活。NPAS2促进肝癌细胞存活的具体分子机制为：NPAS2能直接转录上调CDC25A，上调的CDC25A能够去磷酸化CDK2/4/6及Bcl-2，从而促进细胞周期及抵抗细胞凋亡。此外还发现，另外一个核心节律分子BMAL1能与NPAS2形成异源二聚体结合到CDC25A的启动子区上，从而转录调控CDC25A。BMAL1/NPAS2复合体介导了NPAS2促进肝癌细胞的生长。本项目的研究结果揭示了生物节律基因NPAS2调控肝癌生长进而影响肝癌进展的新机制，同时也为肝癌治疗提供了新的潜在靶点。