HPV16 E6/E7介导HIF-1α上调肺癌细胞GLUT1表达的分子机制

According to previous work, HPV16 E6 and E7 obviously had inhibitory effect on LKB1, upregulated the expression of GLUT1 by mediating HIF-1α in lung cancer cells, and the overexpression of Sp1 mRNA and GLUT1 mRNA were in the bronchial brushing cells of patients with lung cancer. However, it is not clear that how to activate HIF-1α and upregulate the expression of GLUT1 by HIF-1α after E6 and E7 inhibited LKB1. We hypothesized that the phosphorylation of HIF-2α was released and recovered to HIF-1α after E6 and E7 inhibited LKB1, activated HIF-1α compete with c-Myc and bind with Sp1 forming HIF-1α-Sp1 complex, activated Sp1 bind with the promoter region of GLUT1, upregulated the expression of both protein and mRNA of GLUT1. The project is based on having made clear the role that both E6 and E7 inhibited LKB1 and HIF-1α upregulated the expression of GLUT1, intends to constructs and to transfect the plasmid and the SiRNA sequence of E6, E7, LKB1, HIF-1α and Sp1, regulates the above genes by bidirection, CoIP and ChIP methods are used to detect the binding states of HIF-1α and Sp1as well as Sp1 and GLUT1 promoter regions respectively, elucidates the molecular mechanism of both E6 and E7 upregulated the expression of GLUT1 by mediating HIF-1α and of promoting the proliferation, migration and metastasis of lung cancer cells, provides theoretical basis for the occurrence and development of HPV related lung cancer and potential targets for prevention and treatment of lung cancer.

前期研究发现HPV16中E6和E7对LKB1具有抑制作用，并可介导HIF-1α上调肺癌细胞中葡萄糖转运蛋白GLUT1的表达，同时Sp1 mRNA及GLUT1 mRNA在肺癌支气管刷检细胞中过表达，然而E6和E7抑制LKB1后如何激活HIF-1α，以及HIF-1α又如何上调GLUT1的表达目前尚不清楚。我们推测E6和E7抑制LKB1后，解除了HIF-2α的磷酸化，使其通过去磷酸化恢复成HIF-1α，激活的HIF-1α同c-Myc竞争与转录因子Sp1结合，形成HIF-1α- Sp1复合体，活化的Sp1与GLUT1的启动子区结合，上调GLUT1的蛋白和mRNA表达。本项目拟在明确E6和E7抑制LKB1和HIF-1α上调GLUT1表达的基础上，构建与转染E6、E7、LKB1、HIF-1α及Sp1的质粒和SiRNA序列，双向调控上述基因，应用CoIP和ChIP方法分别检测HIF-1α与Sp1以及Sp1与GLUT1启动子区的结合状态，阐明E6和E7介导HIF-1α上调GLUT1表达以及促进肺癌细胞增殖、迁移及转移的分子机制，为HPV相关性肺癌的发生发展提供理论依据，为肺癌的预防和治疗提供潜在靶点。

人乳头瘤病毒(HPV) 是一种环状双链DNA病毒, Syrjänen于1979年首先提出HPV 感染可能在肺癌的发生过程中起着重要的作用,随后得到了大量的流行病学证实。HPV16中的E6和E7蛋白是肺癌发生发展中的主要致癌基因，近来有人发现HPV16感染与抑癌基因LKB1的失活密切相关，因此我们将HPV16与LKB1联系在一起探讨在肺癌发生中对GLUT1调控的共同作用和可能的分子机制，为HPV相关性肺癌的治疗提供新途径。 . 在临床研究中，我们通过对支气管刷检和TBNA的细胞涂片进行了深入细致的观察。结果发现对小细胞癌的诊断，细胞学的诊断率明显优于组织学的诊断率，对于肺腺癌的细胞学诊断，我们通过癌细胞的排列方式和形态特点发现了癌细胞增大的对比原则，多级乳头状排列及逃逸细胞的精准判读对肺腺癌的准确诊断具有重要的临床意义。在体外实验中如期得到以下结果：E6和E7蛋白均可抑制肺癌细胞中LKB1的抑癌活性，LKB1过表达明显上调了PTEN的磷酸化表达水平，敲除PTEN明显上调了p-AKT表达水平；E6和E7蛋白可通过抑制RRAD上调肺癌细胞中HIF-1α和GLUT1的蛋白表达，可通过抑制TXNIP导致HIF-1α在细胞核内蓄积，激活GLUT1的转运活性，最终导致葡萄糖的摄取明显增加；过表达PKM2通过诱导NF-κB中的亚定位p65的磷酸化，并促进p-p65向细胞核内转位，激活p65的致癌活性，促进HIF-1α在细胞核内蓄积；激活的HIF-1α不仅上调GLUT1的蛋白和mRNA表达，而且同时诱导GLUT1从细胞浆内向细胞质膜上转位，激活GLUT1的转运活性，最终导致葡萄糖的摄取明显增加；GLUT1通过整合素β1/Src/FAK信号通路促进非小细胞肺癌的恶性表型。 . 此外，我们尚对前一个国自然课题进行了更全面的完善和补充。我们发现抑癌基因LKB1通过YAP的磷酸化抑制肺癌细胞hTERC的mRNA表达和扩增; HPV16E6/E7通过减轻LKB1对肺癌细胞Sp1磷酸化的影响而上调hTERC mRNA的表达和基因扩增水平。在本课题的资助下，共发表17篇SCI源期刊研究论文, 全部标注该基金资助，并且文章的通讯作者均为课题的负责人，今后将还会有本课题资助的研究论文陆续发表。