CHIP在肿瘤细胞异常能量代谢及肿瘤发生发展中的作用

CHIP/Stub1 is an E3 ligase of chaperone binding protein and plays an important role in the protein degradation and tumorigenesis. Tumor cells preferentially adopt the aerobic glycolysis pathway for their energy supply, known as the Warburg effect. The activity and expression level of the glycolytic enzymes determine the tumor cell fate directly. Our preliminary results indicated that enforced expression or depletion of CHIP results in significant inhibition or promotion of the growth of colon cancer cell assayed by in vitro and in vivo experiments. By a SiLAD proteomics analysis, we identified PKM2, a critical regulator of glycolysis in tumors, as the primary target of CHIP-mediated protein degradation. Therefore, this project will focus on the mechanism of CHIP regulating the progression of colon cancer via degradation and ubiquitination of PKM2, using the cell model, animal model and pathological specimens. This study will reveal a critical role for CHIP in tumorigenesis and progression by regulation of the Warburg effect and provide a molecular mechanism for tumor cell matablishment to CHIP.

CHIP/Stub1是一种分子伴侣蛋白相结合的E3泛素连接酶，在蛋白降解及肿瘤发生中发挥着作用。糖酵解是肿瘤细胞获取能量的主要方式之一。本项目初步结果显示CHIP在结直肠癌组织中表达降低，过表达CHIP抑制结直肠癌细胞的增殖以及迁移。结合蛋白质组学方法，我们发现CHIP能够调控糖酵解过程中关键酶PKM2的蛋白水平。鉴于PKM2在肿瘤能量代谢中的关键作用，本项目通过构建结直肠癌的细胞模型、CHIP敲除小鼠的动物模型和结直肠癌病理标本，从肿瘤细胞能量代谢角度，研究CHIP对结直肠癌发生发展的影响，深入探讨CHIP通过泛素化调控PKM2稳定性的分子机制，揭示PKM2受泛素化调控影响肿瘤细胞糖酵解的作用。本研究对肿瘤发生及肿瘤细胞异常代谢提供依据，并揭示CHIP影响肿瘤细胞代谢的分子调控机制。

对于肿瘤细胞，即使在有氧的存在下，其细胞的能量供应仍然优先利用糖酵解途径——这种现象被称为“Warburg效应”。因此，肿瘤细胞中糖酵解酶的活性和表达水平直接决定其生长与死亡的状态。CHIP是一种U-box家族E3泛素连接酶，同时也是一种分子伴侣结合蛋白，在蛋白降解和蛋白折叠中发挥重要的作用。.我们的研究显示，在人类卵巢癌细胞中CHIP可以通过抑制有氧糖酵解途径 来抑制肿瘤的发生发展。在病理条件下，相对正常或者良性组织，CHIP蛋白的表达水平在卵巢癌组织中明显下调。在体外和体内实验中，我们检测到过量表达或者敲低CHIP的表达可以显著地抑制或促进卵巢癌细胞SKOV3的增殖和成瘤能力。利用SiLAD蛋白质组学方法分析，我们发现了CHIP作用的下游目标蛋白——糖酵解过程中的关键调节因子丙酮酸激酶M2(PKM2)。CHIP介导了PKM2蛋白的泛素化，促进其降解，进而负调控了 PKM2 相关的能量代谢过程，从而抑制卵巢癌细胞增殖和肿瘤发生发展的进程。 .我们的进一步研究显示，CHIP可以抑制结直肠癌细胞 SW480和 DLD1的生长，同 时检测到其抑制结直肠癌细胞中 NF-κB 信号通路的活性，其通过一个重要的蛋白激酶TAK1。进一步发现了CHIP可以通过介导 TAK1蛋白酶体途径的降解来负调控 NF-κB信号通路，从而抑制了结直肠癌细胞的生长。