IKKa调节p53依赖的细胞自噬反应的分子机制及其在介导细胞毒性应激损伤效应中的生物学意义

With the discovery of more and more NF-kB-independent signaling molecules whose activities are regulated by the catalytic subunits of IKK complex, IKKa and IKKb, the biological roles for these two IKK subunits have gone far beyond NF-kB activation. One of the research interests of our group is to disclose the novel NF-kB-independent functions of IKKa and IKKb in response to the stress signals. In our recent study, we found that IKKa played a key role in regulating autophagy, the lysosomal degradation process, in response to the treatment of cytotoxic chemical reagents, such as arsenite, cisplatin, VP-16 and 5-Fu. Notably, this effect of IKKa was proved to be unrelated to IKKb and NF-kB activities, but was delivered by the activation of p53 pathway in the arsenite-induced response. Furthermore, IKKa could be selectively degraded by autophagy after activation and this feed-back control of IKKa is critical for mediating the pro-apoptotic effect of arsenite. Therefore, disclosing the signaling events involving in controlling the activation of "IKKa-p53-autophagy-autophagic degradation of IKKa" feed-back loop and their contribution to the cell apoptotic effects induced by arsneite and other cytotoxic reagents are important to extend our knowledge on the NF-kB-independent role for IKKa involving in regualting autophagy under stress conditions.

随着NF-κB非相关性IKK激酶底物分子被不断发现，IKK激酶的两个催化亚基——IKKa和IKKb的效应机制研究已远远超出了NF-κB的经典范畴。申请人长期开展“细胞应激损伤反应中的NF-κB非相关性IKK激酶新功能机制”探索，并在近期工作中发现了以砷化物为代表的细胞毒性化学刺激剂诱导细胞凋亡反应过程中存在有IKKb和NF-κB非相关的“IKKa对细胞自噬反应的调控作用及反作用”。一方面砷化物能够通过激活IKKa并进一步活化p53从而引发p53依赖的细胞自噬反应并发挥细胞凋亡保护效应；另一方面自噬反应被诱导后可选择性降解IKKa从而终止以上保护效应并最终诱导细胞走向凋亡。本课题拟对“IKKa-p53-自噬-IKKa降解”负反馈信号通路诱导活化的信号传递机制及其在介导细胞毒性化学刺激剂诱导促细胞凋亡反应中的贡献及意义进行分析，以期揭示应激损伤条件下IKKa参与自噬反应调控的新模式和新机制。

申请人团队长期开展NF-κB 非相关性IKK激酶新功能机制探索研究工作。本项目在前期研究中发现：以砷化物为代表的细胞毒性化学刺激剂诱导细胞凋亡过程中存在有IKKa和IKKb的表达下调反应，该反应不影响NF-κB的诱导活化。进一步研究发现：砷化物能够通过激活IKKa并进一步活化p53从而引发p53依赖的细胞自噬反应并发挥细胞凋亡保护效应；自噬反应被诱导后可选择性降解IKKa从而终止以上保护效应并最终诱导细胞走向凋亡。因此本项目提出对“IKKa-p53-自噬-IKKa降解”负反馈信号通路诱导活化的信号传递机制及其在介导细胞毒性化学刺激剂诱导促细胞凋亡反应中的贡献及意义进行详细探究，以期揭示IKKa与自噬反应发生功能偶联的新模式。. 首先我们发现了IKKα调节p53依赖的细胞自噬反应的分子机制。IKKα能够通过影响p53在重要位点上的磷酸化和乙酰化修饰反应水平进而调节p53的转录激活活性，在此过程中不涉及IKKα与p53之间的直接结合作用，而是通过IKKα结合并调控p53的磷酸化蛋白激酶CHK1和LKB1以及乙酰基转移酶p300和CBP的活化反应以及它们与p53的诱导结合能力而实现的。以上反应的实现与IKKα的激酶活性密切相关。p53被活化后能够通过诱导自噬反应特异性靶基因为DRAM1表达进而引发自噬反应。. 随后，我们揭示了IKKa的自噬降解反应机制。我们发现：IKKa可通过与LC3B、LAMP1等自噬体分子发生直接结合反应进而进入自噬体。IKKa分子中典型LC3结合区（LIR）并不介导上述反应，而LIR侧翼序列中的Ala216在介导IKKa/LC3B结合反应中具有至关重要的作用。至此，我们揭示了“IKKa-CHK1/LKB1-p53活化（磷酸化和乙酰化）-DRAM1-自噬-IKKa降解”这条关键信号途径的信号转导机制。上述结果不仅为p53的信号转导网络研究提供了崭新研究发现，而且再一次拓展了我们对IKKα的NF-κB非相关性功能效应机制的认识。研究结果目前已整理撰写成文，一篇已接收（Cell Death & Diseases），另一篇正在送审。. 在上述工作进行过程中，我们也研究了IKKb不进入自噬体降解而通过转录抑制实现表达下调反应的新型表达调控机制及其在调节砷化物诱导促细胞凋亡反应中的作用和贡献，研究结果发表于Oncogene。