PNPO促进APC/C介导的CyclinB1泛素化在人卵巢癌紫杉醇耐药中的机制研究

Ovarian cancer (OC) is the most lethal malignant tumor in female reproductive system. Paclitaxel (PTX) is the first line chemotherapeutic agent of OC. PTX resistance is the major problem need to be resolved in clinic. The mechanism of PTX resistance is not fully understood until now. Our previous study showed that pyridoxine 5’-phosphate oxidase (PNPO) is a candidate molecular marker of PTX resistance. PNPO is overexpressed in the well-established PTX-resistant OC cell line. Downregulation of PNPO expression enhances the sensitivity to PTX treatment against this OC cell line by inducing increased expression of Cyclin B1 and cell cycle arrest in G2/M phase. Cell division depends on the Cyclin B1 ubiquitination regulated by APC/C complex, thus, we hypothesize that PNPO-induced PTX resistance was regulated through APC/C complex guided Cyclin B1 ubiquitination. In this project, we will investigate the effect of PNPO in reversing the PTX resistance using OC cell line and nude mice models. Our goal is to clarify the molecular mechanism of PNPO in PTX resistance and further detect the expression of PNPO in human OC tissues and serum samples. Overall, this project will provide theoretical basis and a new strategy for reversing PTX resistance in OC.

卵巢癌紫杉醇耐药是临床亟待解决的难题之一，其机制尚不完全明确。申请人前期研究发现敲低磷酸吡哆醇氧化酶（PNPO）后导致G2/M期阻滞和CyclinB1表达升高，因而增加细胞对紫杉醇的敏感性，使PNPO成为潜在的卵巢癌紫杉醇耐药靶标。CyclinB1低表达是紫杉醇耐药的重要诱因，揭示PNPO功能增强导致的紫杉醇耐药主要通过调控CyclinB1发挥作用。鉴于细胞分裂的顺利进行有赖于APC/C介导的CyclinB1的泛素化降解，因此，我们推测PNPO可能通过促进APC/C介导的CyclinB1泛素化而导致紫杉醇耐药。本项目是在原有基础上的深入，进一步明确调控PNPO表达在逆转人卵巢癌紫杉醇耐药中的作用；阐明PNPO促进APC/C介导的CyclinB1泛素化导致紫杉醇耐药的分子机制；并通过检测PNPO在人卵巢癌耐药/敏感组织及血清中的表达，为解决卵巢癌紫杉醇耐药提供理论依据和应用方法。

卵巢癌是致死率最高的女性生殖系统恶性肿瘤，紫杉醇联合铂类是其主要的治疗方案。铂类复发敏感和复发耐药的患者均可选择紫杉醇作为后续化疗用药，但出现紫杉醇耐药后尚无明确有效的化疗药物继续可用。因此，紫杉醇耐药已然成为临床工作中亟待解决的难题。申请人发现磷酸吡哆醇氧化酶（PNPO）在卵巢癌紫杉醇耐药细胞株中表达升高，是潜在的紫杉醇耐药靶标。我们发现降低PNPO表达影响卵巢癌紫杉醇耐药细胞株的增殖、周期调控、细胞凋亡等功能，而且降低PNPO后可增加细胞对紫杉醇的敏感性。通过裸鼠荷瘤实验，我们发现PNPO表达降低的小鼠对紫杉醇的化疗敏感性增加，瘤体明显缩小。这些数据提示调控PNPO表达可逆转卵巢癌紫杉醇耐药。为进一步研究PNPO在肿瘤中的作用及机制，我们发现PNPO在多种肿瘤中高表达，其表达水平与肿瘤患者的生存时间具有相关性。PNPO的基因突变也被发现发生在多种肿瘤类型中。PNPO还参与肿瘤微环境的调控，与错配修复蛋白相关的多种基因存在显著相关性。PNPO还与肿瘤免疫微环境中的多种细胞表达相关。PNPO主要与机体代谢相关；GO分析发现PNPO除了与蛋白互相结合、细胞周期调控相关外，还与细胞外泌体功能相关。此外，生信学分析发现PNPO还与多种化疗药物的药物敏感性相关。由此可见，PNPO参与多种肿瘤的发生发展，尤其在卵巢癌中更为显著，通过降低PNPO表达可逆转紫杉醇耐药。PNPO是维生素代谢的关键酶，为进一步研究卵巢癌紫杉醇耐药，我们通过对代谢通路相关的基因进行分析发现一个有七个分子构成的组合，能够将卵巢癌患者预后风险进行分层，将卵巢癌高复发风险的患者甄选出来，进而指导卵巢癌患者抗肿瘤治疗方案的选择，提高卵巢癌患者的生存期。相关数据已经成文并顺利发表，并授权相关国家发明专利一项。标注本课题的文章共发表5篇。通过本课题及后续的研究，能够进一步阐明卵巢癌耐药的机制，提高卵巢癌患者的治疗效果。