WDR54介导转酮醇酶（TKT）启动结直肠癌代谢重编程的分子机制研究

Tumor metabolic reprogramming plays an important role in the development of CRC. In preliminary work, through BioPlex, TCGA, and GEO databases, we found that, among 361 WD40 protein family members, WDR54 has a high protein-protein interaction index and is significantly elevated in CRC. IHC analysis with tissue microarray showed that patients with high WDR54 have poor prognosis. WDR54 knockdown significantly inhibits CRC cell proliferation, invasion, and migration. Among 30 proteins that interact with WDR54, TKT (transketolase), a key enzyme of the non-oxidative pathway of pentose phosphate pathway (PPP), has strong binding capacity with WDR54. We also found that WDR54 knockdown significantly down-regulates AKT and reduce the production of 5-riboribose and lactose which are downstream products of the PPP pathway. In order to explore the molecular mechanism of cancer promotion and the regulatory relationship between WDR54 and TKT, molecular interactions, coIP, and EMSA will be applied to verify the molecular regulation mechanisms between WDR54 & TKT and to find new biomarkers that target the occurrence, development, recurrence, metastasis, and prognosis of CRC with BRAF and KRAS mutations.

肿瘤代谢重编程在CRC发生发展中扮演着重要角色。申请者前期工作中通过BioPlex，TCGA和GEO等数据库，发现在361个WD40蛋白家族成员中，WDR54具有较高的蛋白-蛋白相互作用指数，在肠癌组织中表达水平显著升高并显示了患者较差的预后；敲低该基因能够显著抑制CRC细胞增殖、侵袭和迁移能力；在对与WDR54蛋白相互作用的30个蛋白分析中，WDR54与磷酸戊糖途径非氧化途径的转酮醇酶有着较强的结合能力且敲低WDR54能够显著下调AKT，并能降低PPP途径下游产物---5-磷酸核糖和乳糖等产物的产生。为探索WDR54的促癌机制及与TKT之间的相互调控关系，本课题将通过分子间相互作用、coIP及EMSA等方式探索WDR54与TKT之间的分子调控机制，期望构建能够用于针对KRAS和BRAF突变的CRC发生、发展、复发转移和生存预后的生物标志，为CRC的靶向治疗和预后提供新的预测和干预靶点。

近年来，蛋白质-蛋白质相互作用已成为识别各种疾病的生物标记物和药物靶点的一个有吸引力的候选者。然而，WD40重复 (WDR) 结构域蛋白，一些最丰富的蛋白质相互作用的介质，在很大程度上未被探索。在我们的研究中，361个已知的WDR蛋白中有57 个被鉴定为枢纽节点，并选择了一个在结直肠癌 (CRC) 中mRNA升高的枢纽蛋白 (WDR54) 进行进一步研究。945例患者标本的免疫组化证实了WDR54在CRC中的表达升高，我们发现WDR54高肿瘤患者通常比WDR54低肿瘤患者有更短的疾病特异性生存期 (DSS) ，特别是对于没有分化良好的肿瘤亚组。多因素分析显示，WDR54高的肿瘤是DSS的独立危险因素，危险比为2.981 (95%的置信区间，1.425 –6.234; p = 0.004)。在裸鼠异种移植模型中，敲除WDR54显著抑制了CRC细胞的生长和侵袭性，并降低了肿瘤的生长。每个WDR54亚型 ( a、b和c) 都可以逆转WDR54敲低的抑制作用；然而，只有在CRC细胞中表达最高的亚型c增加。在CRC细胞中 一致发现了WDR54敲低对SHP2抑制剂的敏感性，其潜在机制涉及它们在调节AKT和ERK信号通路中的共同功能。总之，本研究首次研究了WDR54在癌症发生与发展中的意义，并得出WDR54可能作为CRC的致癌基因，可能是一个潜在的预后标志物和治疗靶点。