Gli2/ARHGEF16/PCM1信号轴调控结肠癌细胞增殖和肿瘤生长的分子机制

Hedgehog(Hh) signaling pathway plays an important role in embryonic development. Aberrant activation of Hh signaling pathway has been implicated in the development of various cancers including colon cancer, but its pathophysiological mechanism remains unclear. Our preliminary results found that ARHGEF16 is upregulated by aberrant activation of Hh signaling pathway; bioinformatics and experimental evidence indicates that ARHGEF16 may be the direct target gene of Gli2; the protein level of ARHGEF16 in colon cancer specimens was significantly stronger than that in normal tissues. Furthermore, we also found that the ARHGEF16 could bind to PCM1 by using the yeast two-hybrid system. Therefore, we speculate that aberrant activation of Hh signaling pathway may regulate proliferation of colon cancer cells through Gli2/ARHGEF16/PCM1 signaling cascade. This project aims to study the function of Gli2/ARHGEF16/PCM1 signaling cascade in regulating cell proliferation and migration/invasion in colon cancer. These findings may provide new insights into molecular mechanisms of colon cancer progression and important information for identifying potential targets for novel therapeutic strategies against colon cancer.

Hedgehog（Hh）信号通路在胚胎发育过程中发挥重要作用。异常活化的Hh信号通路与包括结肠癌在内的多种肿瘤的发生发展密切相关，但其病理生理机制有待进一步明晰。我们前期研究发现：Hh信号通路的异常活化导致鸟嘌呤核苷酸交换因子ARHGEF16表达上调；经生物信息学预测及相关实验证据提示ARHGEF16可能是Gli2的直接靶基因；结肠癌组织中ARHGEF16的表达水平明显高于癌旁组织；采用酵母双杂交发现ARHGEF16与PCM1相互作用。据此假设异常活化的Hh 信号通路通过Gli2/ARHGEF16/PCM1信号轴调控结肠癌细胞增殖和肿瘤生长。本项目将采用多学科手段在分子、细胞、动物和临床队列等多个层面探讨Gli2/ARHGEF16/PCM1信号轴在结肠癌细胞增殖和肿瘤生长中的作用及分子机制，其研究成果在理论上将为结肠癌的发病机理提供新的依据，在实践上可为结肠癌的诊疗提供新的靶点和思路。

本课题旨在体外探明ARHGEF16在结肠癌细胞增殖和肿瘤生长中的作用及新的调控机制。研究基本按照计划进行，在已有的前期研究基础上着重揭示和阐明了ARHGEF16在结肠癌组织中异常高表达，且在结肠癌细胞中，ARHGEF16在体外和体内均可促进增殖；另一方面，我们通过酵母双杂交实验鉴定了ARHGEF16的相互作用蛋白FYN。我们发现FYN通过磷酸化ARHGEF16，从而促进ARHGEF16蛋白稳定性。进一步证明了ARHGEF16诱导的结肠癌细胞增殖和迁移依赖于FYN，因为FYN的下调可以抑制ARHGEF16诱导的结肠癌细胞增殖和迁移。.基于本基金的支持，我们还鉴定了Hh-Gli2调节蛋白BGN和ARHGEF16。BGN基因启动子区域有多个转录因子Gli的结合位点，而Gli2可以结合到其启动子区域，从而直接调控BGN的表达。我们在对临床结肠癌样本分析显示，与邻近组织相比，结肠癌组织中BGN蛋白和mRNA水平均升高，且BGN表达越高，结肠癌患者预后越差。此外，BGN促进结肠癌细胞的生长和增殖，小鼠皮下成瘤实验也证实BGN在体内能够促进肿瘤生长。另外，我们还鉴定了肝癌中DNAJC5的功能，发现了新的DNAJC5-SKP2-p27信号通路。.通过本项研究，在理论上有助于拓展我们对FYN-ARHGEF16，Hh-Gli-BGN和DNAJC5-SKP2-p27等信号通路的认识，在实际上将有助于阐明FYN-ARHGEF16，Hh-Gli-BGN和DNAJC5-SKP2-p27等信号通路在肿瘤进程中作用和分子机制，为肿瘤的诊疗提供潜在靶点，有望为肿瘤转化医学及精准医疗研究奠定基础。