dCTP焦磷酸酶参与胃癌细胞转移的表观遗传学机制及其靶向干预策略

Gastric cancer is among the most malignant tumors with high incidence and poor prognosis in China. Since metastasis is one of the major causes of mortality for gastric cancer patients, it is of great significance to understand the molecular mechanisms of gastric cancer metastasis, which also benefits for therapeutic strategy. dCTP pyrophosphatase 1 (DCTPP1) is a newly identified nucleoside triphosphate pyrophosphatase in human, showing high enzymatic activity to dCTP, 5-methyl-dCTP and 5-halogenated nucleotides in vitro. In our previous work, we found that DCTPP1 was highly expressed in gastric cancer regions. Its nuclear accumulation was strongly associated with lymph node metastasis. What's more, knockdown of DCTPP1 significantly reduced metastasis potential of gastric cancer cell line in vitro. Based on our previous works, we intend to dissect the molecular mechanisms on the role of DVTPP1 in the metastasis of gastric cancer through measuring its effects on nucleoside metabolism and the regulation of key genes involved in metastasis. Small chemical compounds exerting enzymatic inhibition in vitro will be furhter subjected to the study on the inhibition of metastasis by gastric cancer cells. Our study will elucide new models of gastric cancer metastasis mediated by DCTPP1 as well as therapeutic target for the treatment of gastric cancer in clinic.

胃癌是中国高发病率和高死亡率的恶性肿瘤之一，侵袭转移是导致胃癌高死亡率的重要原因，但是其中的分子机制还有待于深入研究。dCTP焦磷酸酶（DCTPP1）是在人类中新发现的核苷酸磷酸焦磷酸酶，在体外对dCTP及其衍生物（5-甲基-dCTP、5-溴-dCTP及5-碘-dCTP）具有较高的催化活性。我们前期研究结果显示DCTPP1在临床胃癌样本中高表达，并与淋巴结转移存在统计学相关性，在胃癌细胞系中干扰其表达后可显著抑制胃癌细胞株的体外侵袭转移能力。本课题将在已有工作的基础上，通过筛选DCTPP1表达差异导致的胃癌转移相关重要基因表达变化，进一步探讨DCTPP1参与的胞内核苷酸代谢影响胃癌细胞转移的分子机制，并探索靶向DCTPP1小分子酶活抑制剂对胃癌细胞转移的影响，初步明确DCTPP1作为胃癌治疗新靶点的可行性，为寻找胃癌治疗的新策略提供重要理论及实验依据。

胃癌是中国高发病率和高死亡率的恶性肿瘤之一，侵袭转移是导致胃癌高死亡率的重要原因，但是其中的分子机制还有待于深入研究。dCTP焦磷酸酶（DCTPP1）是在人类中新发现的核苷酸磷酸焦磷酸酶，在体外对dCTP及其衍生物（5-甲基-dCTP、5-溴-dCTP及5-碘-dCTP）具有较高的催化活性。本课题研究发现在临床胃癌样本中肿瘤组织中DCTPP1表达显著升高，并且其在细胞核内的升高与淋巴结转移具有显著相关性。稳定干扰DCTPP1在胃癌BGC-823及MKN-45胃癌细胞中的表达可以显著抑制胃癌细胞的体外及体内转移。在机制探索中发现干扰DCTPP1表达后p38 MAPK和p-PKR的水平明显变化，上皮细胞间质转（EMT）相关基因N-cadhein和vimentin表达水平明显降低。同时，干扰DCTPP1表达后胞内5-甲基-dCTP水平显著升高，多药耐药蛋白1（MDR1）基因启动子区甲基化水平显著升高，MDR1蛋白表达显著降低，增强了化疗药物5-FU对胃癌细胞的杀伤作用。提示DCTPP1或通过作用胞内5-甲基-dCTP，影响胞内甲基化水平，最终影响EMT相关基因及MDR1基因的表观遗传修饰，降低蛋白表达，抑制胃癌细胞的转移及化疗敏感性。另外，通过体外酶学实验及细胞实验筛选获得了DCTPP1酶活小分子化合物抑制剂，其中化合物E4可以抑制胞内DCTPP1活性，抑制胃癌细胞的体外转移及增强化疗药物5-FU的细胞杀伤作用。本课题研究发现DCTPP1在胃癌细胞中高表达，并且和胃癌细胞的转移及化疗敏感性有着密切联系，DCTPP1抑制剂可以显著抑制胃癌细胞的体外转移并增强5-FU对胃癌细胞的杀伤作用，证实DCTPP1是胃癌潜在的治疗靶点，而DCTPP1抑制剂的研究具有重要临床转化研究价值，有望为胃癌的治疗提供新策略。