应激蛋白Gadd45g调控Stat3活化和诱导肝癌细胞衰老的研究

Cellular senescence, a state of irreversible growth arrest, can limit excessive or aberrant cell proliferation, so it may protects against the development of cancer. Growth arrest- and DNA damage-inducible protein 45g (Gadd45g) is a member of Gadd45 protein family, key regulators of cell cycle in response to cell stress. Our preliminary experiments revealed that the expression of Gadd45g was significantly downregulated not only in the oncogenes-transformed mouse liver cells but also in human hepatocellular carcinoma cell lines and clinic samples. Overexpression of Gadd45g in these cells directly induces cellular senescence, and represses the phorphorylation of Stat3. We will pursue the following specific aims: (1) illustrate the role the Gadd45g in the induction of cellular senescence in HCC, (2) investigate the mechanism underlying Gadd45g- mediated inhibition of Stat3 activation, and the causal role of Stat3 inactivation in Gadd45g-induced cellular senescence. (3) identify the relationship between Gadd45g and senescence-related signaling pathway, such as p53/p21, p16/Rb and p27. Thus, the study will be valuable for understanding the molecular basis for HCC development and identifying the molecules that function as key checkpoint- effectors to induce senescence of hepatocellular carcinoma cells

细胞衰老（Cellular Senescence）是抑制细胞恶性转化和预防肿瘤发生、维护组织稳态的重要细胞学机制。我们前期的初步工作发现，在不同癌基因转化的p53-/-鼠肝细胞和临床肝癌肿瘤样本中，应激蛋白Gadd45g(生长抑制及DNA损伤诱导蛋白45g)表达显著下调，而在肝癌细胞中过表达Gadd45g可迅速抑制重要信号蛋白Stat3的磷酸化，并可导致肿瘤细胞发生衰老。本项目将在此基础上，进一步阐明Gadd45g在诱导肝癌细胞衰老和抑制肝癌发生中的作用，着重研究Gadd45g调控Stat3活性的机制以及抑制Stat3活化在Gadd45g诱导细胞衰老过程中的作用，同时明确Gadd45g诱导细胞衰老，是否依赖衰老相关蛋白p53/p21、 p16/Rb及p27。本研究将为阐明控制肝癌发生的新的检查机制、发现诱导肝癌细胞衰老的重要分子，提供新的认识和实验依据。

通过抑制一些抑癌程序使得细胞逃逸衰老过程常常在肿瘤起始和肿瘤治疗耐受中出现。应激蛋白生长抑制和DNA损伤诱导45G (Growth arrest and DNA-damage-inducible 45G，GADD45G)是一调控细胞应激反应，参与多种生物学效应的分子，在多种癌症中呈现低表达。但是GADD45G在肝癌中的作用和机制尚不明确。.本研究通过比较癌基因转化的小鼠肝肿瘤细胞与对照细胞的中GADD45G的表达变化，发现GADD45G表达在癌基因转化的细胞中显著下调。同时，我们观察到GADD45G 在肝癌标本中的表达显著低于相应的癌旁组织。过表达GADD45G则可导致人肝癌细胞发生衰老表型，并抑制肿瘤生长。进一步研究表明，GADD45G 诱导的细胞衰老并不通过经典的衰老相关蛋白p16，p53及Rb 通路；但是，GADD45G能够下调Jak2，Tyk2以及Stat3的活化；而Jak-Stat3 通路的抑制和Shp2磷酸化有关。在体内外过表达组成性活化的Stat3（constitutively activated Stat3，Ca-Stat3）、人端粒酶（hTERT）或是敲降Shp2，都能够拮抗GADD45G 诱导的细胞衰老和肿瘤生长抑制。此外，经临床资料分析，GADD45G 的表达与STAT3 的磷酸化水平及临床分级呈负性相关。.另一方面，我们研究也发现在GADD45G诱导细胞衰老过程中Smad相互作用蛋白1（Smad-interacting protein-1，SIP1）在其中也起到重要作用。干扰SIP1的表达可显著抑制GADD45G的抑癌作用。而且在MG132诱导细胞衰老的过程中，也显示SIP1对GADD45G作用的重要性。进一步研究表明，GADD45G介导的SIP1上调主要是通过JNK信号通路而非p38通路。抑制JNK信号通路活性可拮抗GADD45G诱导的细胞衰老。在人肝癌组织样本中，GADD45G与SIP1的表达是一致的，都呈现低表达。.总之，本研究发现，GADD45G通过抑制Jak-Stat3信号通路诱导肝癌细胞衰老，从而抑制肿瘤的形成及发展。另一方面，SIP1在GADD45G诱导细胞衰老方面也具有一定的作用。GADD45G的低表达或是缺失可能是癌前肝细胞跨越细胞衰老进而发生恶性转化的一个重要事件。