泛素连接酶RNF138抑制结直肠炎症-癌症转化的分子机制研究

Colorectal cancer (CRC) is a kind of digestive malignant tumor with high incidence and mortality worldwide, and chronic inflammation is one of the high-risk factors for CRC. Therefore, the exploration of the molecular mechanism in colitis associated colorectal cancer (CAC) will have great significance to its early diagnosis and treatment of patients. Our previous work found a new member of RING domain containing E3 ubiquitin ligase, RING finger protein 138 (RNF138). Preliminary data showed that RNF138 was lowly expressed in various tumor tissues, and that RNF138 knockout mice showed an increase in clinical index, tumor number and hyperplasia degree during CAC when compared with control mice. Therefore, we speculate that RNF138 plays an important role in tumor inhibition in the process of inflammation-carcinoma transformation. Based on the existing data, this study will apply RNF138 knockout mice to investigate its role in inflammation-carcinoma transformation, then use protein chip technology to identify RNF138 substrates, and further explore the molecular mechanism that RNF138 regulates the inflammatory carcinoma transformation of intestinal epithelial cells through its substrates. Eventually, a systematic study on the molecular mechanism that RNF138 inhibits the transformation of chronic inflammation to CAC will be carried out in the clinical, animal and cellular and molecular level. Meanwhile, this study will lay the foundation for exploring the new molecular marker and drug target in inflammation associated colorectal cancer.

结直肠癌是全球范围内高发病率与死亡率的消化系统恶性肿瘤，而慢性炎症是诱发结直肠癌的高危因素。因此，探究结直肠炎癌转化的分子调控机制对炎症相关性肠癌的早期诊断与治疗具有重要现实意义。本研究组前期研究发现含RING结构域泛素连接酶家族新成员RNF138。初步研究结果显示，RNF138在多种肿瘤组织中低表达；RNF138敲除小鼠诱导炎性肠癌后较对照小鼠出现疾病指数、肿瘤总数与异型增生程度增加等变化。由此推测RNF138在结直肠炎癌转化过程中发挥抑癌作用。本研究拟在已有的工作基础上，利用RNF138基因敲除小鼠研究其在炎性肠癌发生中的作用机制，采用蛋白质芯片等方法鉴定RNF138底物分子，并在体外研究RNF138通过底物调节肠上皮细胞炎性转化的分子机制，最终在临床、动物和细胞分子水平完成对“RNF138抑制结直肠炎症-癌症转化的分子机制”的系统研究，为探寻炎性肠癌的新分子标志物与药物靶标奠定基础。

在项目执行期间，主要对RNF138在结直肠炎症-癌症转化中的分子机制进行研究，取得的研究进展和成果如下:.（1）研究揭示了RNF138在结直肠癌细胞中不依赖E3连接酶调控NF-кB信号通路的新机制。研究结果显示，与对照组小鼠相比，RNF138敲除小鼠经葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导，除呈现更为严重的弥散性炎症之外，还可见典型的癌变或癌前病变。而氧化偶氮甲烷（AOM）联合DSS处理RNF138敲除小鼠可见更高的肿瘤发生率与肿瘤数目。上述结果提示，RNF138具有抑制炎癌转换与肠癌进展的功能。分子机制研究显示，RNF138可以通过其UIM结构域与NIBP相互作用，抑制后者出核激活NF-кB信号通路，以非E3连接酶依赖的途径抑制NF-кB信号通路。临床相关性分析发现，RNF138表达与NF-кB信号通路活化呈负相关，RNF138表达下调/NF-кB信号通路活化的结直肠癌患者呈现更差的预后，提示抑制NF-кB信号通路或可作为RNF138表达下调的结直肠癌的有效治疗策略。后续荷瘤小鼠CDX和PDX模型证实上述假设。综上所述，本研究揭示了RNF138在结直肠炎癌转换以及进展中的新功能、新机制，提出在RNF138表达下调的患者中抑制NF-кB可能是精准且有效的治疗策略。.（2）研究揭示了RNF138影响胃癌发生发展及顺铂耐药的作用机制。通过临床样本的检测以及生物信息学分析发现，RNF138在肿瘤组织中表达量降低，其表达量与肿瘤的大小以及浸润密切相关，且低表达组患者生存期较短。进一步检测了胃癌细胞给予顺铂刺激后RNF138的表达量，发现撤药后其表达量显著上调。通过两对胃癌敏感/耐药细胞株检测发现耐药细胞株中RNF138表达量高于敏感细胞株。通过过表达与敲降的方法检测到RNF138可以增进顺铂的IC50，细胞克隆形成，减少细胞凋亡，增进G2/M期细胞阻滞。进而发现RNF138通过与Chk1蛋白相互作用发挥顺铂耐药特征。综上所述，本研究发现RNF138在顺铂耐药过程中表达量上调，可以作为治疗的预警分子，靶向降低RNF138分子可以增加胃癌细胞对顺铂的敏感性。. 项目执行期间共发表研究论文8篇，其中SCI论文8篇；申请国家发明专利2项，已授权1项。