Lats2磷酸化Sufu调控Hh通路在乳腺癌细胞增殖及干性维持中的作用及机制

Lats2 (Large tumor suppressor gene2) is associated with breast cancer, however, the the function of Lats2 in breast cancer tumorigenesis and development cannot be fully explained by Lats2-mediated canonical Hippo/Lats2 pathway. Our preliminary data showed that Lats2 binds to and phosphorylates suppressor of fused (Sufu), a key member of the Hedgehog (Hh) pathway. Furthermore, Sufu mutants that can not be phosphorylated by Lats2 upregulats the transcription activities of Gli1. Based on these observations, we hypothesize that Lats2 phosphorylates Sufu regulating the Hedgehog (Hh) pathway to inhibit breast cancer proliferation. To test this, we will dissect the molecular mechanisms by which Lats2 phosphorylates Sufu modulating the Hedgehog (Hh) pathway. Furthermore, by knock down or overexpressing Sufu and its phospho-ablatant mutants in breast cancer cells and nude mice tumor models, we will investigate the function of Sufu phosphorylation by Lats2 in breast cancer oncogenesis and development. Lastly, the expression of Lats2, Sufu and the Hippo/YAP pathway proteins will be examined in the breast cancer tissue samples and be analyzed in the Cancer Genome Atlas (TCGA) database and the correlation of Sufu phosphorylation and breast cancer grade will be analyzed. Together, we aim to elucidate the function and molecular mechanism of Lats2-mediated Sufu phosphorylation in tumorigenesis with the implication of a new target in the diagnosis and treatment of breast cancer.

Lats (Large tumor suppressor gene)2与乳腺癌相关，但Lats2介导的经典Hippo通路并不足以充分阐明其调控乳腺癌发生发展的机制。申请人预实验发现，Lats2结合并磷酸化Hh（Hedgehog）通路成员Sufu（Suppressor of fused)，Sufu磷酸化突变体上调Gli1转录活性。据此，申请人提出假说：Lats2磷酸化Sufu调控Hh通路抑制乳腺癌细胞增殖。本研究拟阐明Lats2磷酸化Sufu调控Hh通路的的分子机制；利用敲低或过表达方法并结合细胞和裸鼠乳腺癌模型研究Sufu野生型及磷酸化突变体在乳腺癌发生发展中的作用和细胞分子机理；利用乳腺癌临床标本，结合临床资料及TCGA等数据库，分析Lats2、Sufu等相关蛋白的表达和相关性，评价Lats2调控Hh通路的临床意义。该研究结果可能为乳腺癌的诊疗提供新思路和药物靶点。

铁死亡作为一种新的调节性细胞死亡模式，是目前肿瘤研究的热点之一，但其调控机制尚未完全阐明，严重阻碍了其应用于临床抗肿瘤治疗。Hippo/YAP通路在乳腺癌发生发展及铁死亡中起重要作用，但其调控机制尚未充分阐明。已有报道提示，Hh通路成员SUFU抑制乳腺癌细胞生长，但其作用机制不详。申请人利用敲低及过表达方法并结合细胞和裸鼠乳腺癌模型研究SUFU在乳腺癌发生发展中的作用和细胞分子机理。研究发现，敲低SUFU显著促进乳腺癌细胞生长并提高乳腺癌细胞对铁死亡诱导剂RSL3的敏感性, 而过表达SUFU效应相反。差异基因表达分析发现SUFU表达与Hippo通路靶基因AXL及铁死亡基因ACSL4的表达负相关，提示SUFU可能调控Hippo/YAP通路。免疫转印及共聚焦结果显示过表达SUFU抑制YAP入核及其转录活性，下调下游靶基因AXL及铁死亡基因ACSL4表达，而敲低结果相反。机制研究发现，SUFU174-375氨基酸区段介导与Hippo通路关键激酶LATS1结合，调控YAP转录，进而调控乳腺癌细胞铁死亡。这些结果表明，SUFU通过LATS1-YAP-ACSL4猪调控乳腺癌细胞铁死亡。 此外，申请人初步探讨了利用临床药物靶向SUFU/Hippo增强乳腺癌细胞铁死亡敏感性的可能性。对一二线临床抗癌药物的筛选发现，低浓度长春新碱处理乳腺癌细胞，下调SUFU, 上调YAP及ACSL4，进而提高乳腺癌细胞对铁死亡的敏感性，这一结果在荷瘤小鼠模型中得到证实。本研究阐明了SUFU抑制乳腺癌细胞生长的作用机制，并首次揭示SUFU通过调控Hippo/YAP通路影响乳腺癌铁死亡敏感性。该研究结果为临床利用铁死亡诱导剂治疗乳腺癌提供新思路。