SUMO特异性蛋白酶2抑制膀胱癌侵袭转移的分子机制研究

Invasion and metastasis lead to the major causes of deaths for bladder cancer patients,which can’t be effectively treated. We first confirms that stable expression of SENP2(SUMO-specific protease 2) decreases bladder cancer cells invasion and migration in vitro,MMP13 also can be down-regulated in the context of SENP2 expression. Recent study suggests that over expression of SENP2 leads to the degradation of β-catenin,which plays the key role in the Wnt/β-catenin signal pathways. Given the facts of these and the results of bioinformatics analysis,we propose forward a hypothesis:the effect that SENP2 down-regulated the expression of MMP13 and attenuated the occurrence of EMT via Wnt/β-catenin signal pathways contributed to the inhibiting invasion and metastasis of bladder cancer. Based on the previous results,this study will make a futher investigation on the interactive details of SENP2,Wnt/β-catenin signal pathways,MMP13 and EMT via the technologies of gene transfection and interference,luciferase reporter assay system,co-immunoprecipitation and etc. It will identify the target protein which is deSUMOylated by SENP2,will elucidate the molecular mechanism of inhibiting invasion and metastasis of bladder cancer by SENP2,will also provide a basis for new diagnostic biomarkers and therapeutic targets of bladder cancer invasion and metastasis.

侵袭转移是膀胱癌患者死亡的主要原因，目前缺乏有效的治疗措施。我们前期通过表型和体外功能研究首次发现SUMO化修饰特异性蛋白酶2（SENP2）在膀胱癌侵袭转移中起负调控作用，且SENP2能够下调MMP13的表达。有研究表明，SENP2活化可促进Wnt/β-catenin信号通路关键蛋白β-catenin的降解。经过生物信息学分析筛选，我们推测：SENP2可能通过Wnt/β-catenin信号通路调控MMP13表达和EMT的发生从而抑制膀胱癌的侵袭转移。本研究是在前期研究基础上，进一步通过基因转染、干扰、荧光素酶报告系统、免疫共沉淀等技术，从体外体内两方面探讨SENP2、Wnt/β-catenin信号通路、MMP13、EMT在膀胱癌侵袭转移中相互调控的细节，鉴定SENP2直接去SUMO化的靶蛋白，阐明SENP2抑制膀胱癌侵袭转移的分子机制，为开发膀胱癌侵袭转移标志物和治疗新靶点提供科学依据。

膀胱癌是泌尿系统中最常见的恶性肿瘤之一，侵袭和转移是膀胱癌患者治疗的难点，同时也是其死亡的主要原因。目前研究表明，小泛素样修饰蛋白（SUMO，small ubiquitin related-moditier）SUMO化修饰和去SUMO化平衡失调将引起细胞多条信号通路相关代谢途径失衡，可能导致肿瘤的发生。本课题前期研究发现，SUMO特异性蛋白酶2（SENP2）能够通过抑制MMP13的表达抑制膀胱癌的侵袭和转移。因此，通过前期的研究基础并结合生物信息学预测，我们提出了SENP2/β-catenin/MMP13/EMT通路是膀胱癌侵袭转移的重要作用机制的假说。其中，明确SENP2特异性去SUMO化的特定蛋白，并阐明SENP2通过抑制MMP13表达从而抑制膀胱癌侵袭转移的具体作用机制是本项目的核心内容。本项目的研究表明：（1）膀胱癌细胞核内的β-catenin是MMP13的转录因子，SENP2通过WNT5a抑制膀胱癌细胞内β-catenin的核转运。（2）WNT5a诱导的膀胱癌细胞内β-catenin的核转运需要SUMO化的TBL1和TBLR1的存在；而SENP2能通过WNT5a抑制膀胱癌细胞内TBL1和TBLR1的SUMO化。（3）高表达SENP2能够明显抑制膀胱癌细胞的EMT作用。（4）SENP2能够明显抑制膀胱癌细胞中癌基因TGF-β的活性并在膀胱癌细胞抑制TGF-β诱导的EMT效应。（5）SENP2抑制膀胱癌细胞TGF-β的活性是通过抑制TGF-βRI的SUMO化修饰实现的。本项目阐明SENP2抑制膀胱癌侵袭、转移的分子机制，为确立SENP2及其下游分子作为膀胱癌侵袭转移标志物和治疗新靶点提供更为充分的科学依据。本研究对于开发膀胱癌侵袭转移的预测、诊断、预后判断和靶向治疗新方法具有重要科学意义。研究成果在Scientific Reports和 Molecular Carcinogenesis等期刊发表。