肝细胞癌中核糖体蛋白RACK1的O-GlcNAc糖基化修饰的调控机制和功能意义研究

Hepatocellular carcinoma (HCC) is among the most common and lethal cancers in the human population, ranked the fifth most frequent neoplasm and the third most common cause of cancer-related death worldwide. Receptor for activated C-kinase 1 (RACK1) is a highly-conserved scaffold protein, and plays a pivotal role in signal transduction and tumor progression. Previous studies show that RACK1 is a component of the 40S small subunit of ribosome and directly interacts with ribosomal RNA; we also have reported that ribosomal RACK1 promotes the growth and chemoresistance of HCC through translational regulation. However, what modulates the tumorigenic role of ribosomal RACK1 in HCC is little understood. In this study, we examine the role of O-GlcNAc modification in modulating the tumorigenic impact of ribosomal RACK1 for the first time. We will identify the O-GlcNAc modification of ribosomal RACK1 as well as the regulating mechanism. We also will examine the effect of O-GlcNAc modification on ribosomal RACK1 and the underlying mechanism, thus elucidating the role of O-GlcNAc modification in ribosomal RACK1-mediated translational regulation and HCC progression and providing new clues to understanding the role of O-GlcNAc modification in HCC.

肝细胞癌是目前最常见的威胁人类生命的疾病之一，是全球第五大高发和第三致死性的恶性肿瘤。RACK1是一个高度保守的构架蛋白，在信号传导和肿瘤发生过程中发挥重要的作用。有研究提示RACK1是核糖体40S小亚基的组成部分并与核糖体RNA直接作用；我们最近报道发现，核糖体RACK1能够通过蛋白质翻译调控来促进肝细胞癌的生长和化疗抵抗。然而，肝细胞癌中核糖体RACK1的功能如何被调控并没有相关报道。在本项目中，我们首次对O-GlcNAc糖基化修饰在调控核糖体RACK1功能中的作用进行了研究。我们拟鉴定核糖体RACK1的O-GlcNAc糖基化修饰并探讨修饰的调控机制，同时研究O-GlcNAc修饰对核糖体RACK1的功能调控和分子机制，以期阐明肝细胞癌中O-GlcNAc糖基化修饰在核糖体RACK1调控蛋白质翻译和促进肿瘤过程的重要作用，为研究O-GlcNAc修饰在肝细胞癌中的功能提供新的线索。

肝癌作为全世界性威胁健康的疾病，其确诊时病患多已处于晚期，其5年生存期约30%-40%。O连接的β-N-乙酰-葡糖胺（O-GlcNAc）修饰作为翻译后修饰的一种，是将胞浆或胞核蛋白质的丝氨酸或者苏氨酸的羟基氧上连接N-乙酰葡糖胺。这种翻译后的动态修饰参与细胞体内多种功能的发挥，例如转录、翻译、信号转导和应激等过程。O-GlcNAc糖基化修饰与肿瘤密切相关，肿瘤细胞中普遍存在高水平的O-GlcNAc糖基化修饰。RACK1是蛋白激酶1活化受体，介导多种信号通路并参与细胞内多种功能发挥。RACK1在多种肿瘤表达异常，我们前期研究也发现核糖体RACK1促进肝癌生长和化疗抵抗。然而，核糖体RACK1的功能如何被调控尚不清楚。在本研究中，我们主要探索了RACK1的O-GlcNAc糖基化修饰以及其糖基化修饰对肝癌发生发展的影响。我们发现，RACK1能够被O-GlcNAc糖基化修饰。RACK1的O-GlcNAc糖基化修饰位点为122位丝氨酸。该位点的O-GlcNAc糖基化修饰一方面能够促进RACK1蛋白的稳定性，另一方面促进RACK1与PKCβII的相互作用，进而促进eIF4E的磷酸化修饰。作为核糖体40S小亚基的组分，RACK1在丝氨酸122位的O-GlcNAc糖基化修饰还能促进细胞总体翻译水平的增加以及癌基因相关分子的翻译，例如cyclinD1、Bcl-2、Survivin、Snail、Glut1以及VEGF等。细胞实验证实，RACK1在丝氨酸122位的O-GlcNAc糖基化修饰能够促进肝癌细胞的增殖、侵袭、转移、耐药、血管形成、葡萄糖摄取和代谢。体内动物实验也证实，RACK1在丝氨酸122位的O-GlcNAc糖基化修饰能够促进裸鼠体内肝肿瘤的增殖和转移。利用RACK1 S122A转基因小鼠发现RACK1在丝氨酸122位的O-GlcNAc糖基化修饰能促进小鼠原发性肝癌发生发展。在肝癌病人标本中RACK1的O-GlcNAc糖基化修饰也与疾病进程以及肿瘤复发密切相关。综上，我们的研究表明，RACK1在丝氨酸122位的O-GlcNAc糖基化修饰能够促进肝癌的发生发展，同时加深了我们对O-GlcNAc糖基化修饰参与肝癌进程的分子机制研究的理解。