TBC1D10B/TfR-1通路调控肺腺癌细胞铁代谢和抗铁死亡Ferroptosis的作用及机制研究

Lung carcinoma is one of the cancers with the highest incidence and mortality. Ferroptosis has recently been discovered as a new method of cell death, and notably it is a potential target for cancer therapy. Nevertheless, the mechanism of Ferroptosis remains unknown. We have previously revealed that high expression level of Rab negative regulator, namely TBC1D10B, in lung adenocarcinoma is closely related to poor prognosis of patients, and it makes tumor cells resistant to Ferroptosis. Based upon these findings, we will conduct the following studies: i) to probe the cancer promotion effect of highly expressed TBC1D10B in lung adenocarcinoma and to uncover its transcriptional activation mechanism ; ii) to screen and identify the downstream target genes and interacting proteins of TBC1D10B. This study will elucidate the molecular mechanism by which TBC1D10B and transferrin receptor TfR-1 pathway regulates iron metabolism and inhibits Ferroptosis, which could provide novel targets and scientific basis for treating lung adenocarcinoma.

肺癌是最常见且死亡率最高的恶性肿瘤之一。铁死亡Ferroptosis是新近发现的一种新型细胞死亡方式，是肿瘤治疗的潜在新靶点，但铁死亡发生的机制尚不清楚。申请人前期研究发现，Rab蛋白负性调控因子TBC1D10B在肺腺癌中高表达与病人预后不良密切相关，并可使肿瘤细胞抵抗铁死亡。基于此，我们拟开展以下研究内容：1）探讨TBC1D10B在肺腺癌中异常高表达具有促癌的作用，揭示其发生高表达的转录调控机制；2）筛选并鉴定TBC1D10B的下游靶基因和相互作用蛋白。本项目将阐明TBC1D10与转铁蛋白受体TfR-1通路调控肺腺癌细胞铁代谢与铁死亡的分子机制，为肺腺癌的治疗提供新的靶点和科学依据。

肺癌是最常见且死亡率最高的恶性肿瘤之一，其中非小细胞肺癌在肺癌中较为常见。非小细胞肺癌的主要治疗策略为手术和含铂化疗，但患者预后较差。因此，深入探讨肺癌发生发展过程中新的癌基因、抑癌基因及其调控通路，对开发新的肺癌治疗方法具有重要意义。铁死亡Ferroptosis是新近发现的一种铁依赖非凋亡细胞死亡方式。目前在肿瘤领域开展Ferroptosis的研究越来越多，为开发新的肿瘤治疗策略提供了新的线索。..在本项目中，我们发现相对于癌旁对照和永生化对照细胞，肺腺癌组织和细胞系中TBC1D10B在蛋白和mRNA水平均显著高表达，并且表达水平越高，肺腺癌病人预后越差。过表达TBC1D10B可显著促进肺腺癌细胞生长和克隆形成，敲降TBC1D10B可显著抑制肺腺癌细胞增殖和克隆形成。并且我们也发现，过表达TBC1D10B之后可显著降低细胞内总Fe和Fe2+含量，有效抑制Erastin（Ferroptosis诱导剂）诱导的脂质过氧化物水平，减少细胞内脂相关ROS。这些结果表明，TBC1D10B不仅具有促进肺腺癌进展的功能，还具促进肺腺癌细胞系抵抗Ferroptosis的作用。..随后，我们继续研究TBC1D10B发生高表达的分子机制。借助TCGA等肿瘤数据库，我们通过大数据分析发现DNA复制复合物亚基GINS2与TBC1D10B的表达水平呈显著正相关。因此在肺癌细胞系中进行GINS2的过表达和敲降操作，结果发现TBC1D10B受GINS2的正调控。并且ChIP实验也证实GINS2可结合于TBC1D10B基因的转录起始位点区域。这提示GINS2是TBC1D10B的上游调控基因。..进一步，我们分析TBC1D10B抵抗Ferroptosis的具体机制。我们通过RNA-seq技术，分析TBC1D10B过表达后对下游基因的影响，结果发现其过表达后Ferroptosis抑制基因FADS2表达显著上调，Ferroptosis驱动基因DUOX2表达下调，提示TBC1D10B可能通过调控Ferroptosis的抑制或驱动基因发挥促进肺腺癌细胞抵抗铁死亡的作用。..上述结果为进一步深入研究TBC1D10B促进肺腺癌进展、抵抗铁死亡分子机制奠定了坚实的实验基础。为将靶向TBC1D10B和GINS2推向临床用于肺腺癌的治疗提供的新的思路。