细胞因子SAMHD1通过逆转录转座子LINE-1调控早期肺腺癌生物学行为及其机制的研究

In our previously research, we concluded that SAMHD1 was the potential tumor suppressor gene in lung cancer, however, the specific mechanism about its tumor regulation was not clear. Recent studies proved that SAMHD1 inhibited tumor proliferation by reducing the intracellular dNTP’s concentration which was affected via dGTP’s concentration’s reduction. In this process, dGk, the kinase of dGTP, had a negative regulatory. Combined with results we achieved, we confirmed that SAMHD1 might be involved in the regulation of LINE-1 retrotransposition transcription via ORF2 protein in lung adenocarcinoma cells. The applicants will 1) analyze the SAMHD1,ORF2 expression of lung adenocarcinoma tissue and activity of dGK and LINE-1 to find out the relationship between clinical pathology stage and prognosis. 2) analyze accurate mechanism that dNTPase’s activity and variety domains of SAMHD1 which impact on LINE-1 transcription and biological characters of lung cancer, furthermore, we will screen downstream associated muted gene caused by LINE-1 transcription. 3) indicate the relationship between SAMHD1 and dGk activity by establishing dGk muted and over-expressed cells. Co-cultivated them with SAMHD1 over-expressed, muted and wild type cells to clarify the mechanism that SAMHD1 mediate LINE-1 on biological characters for early stage lung adenocarcinoma. We want to clarify the mechanism of SAMHD1 in lung cancer genesis and development in order to provide a new target to treat early stage lung cancer.

前期我们发现SAMHD1是肺癌中潜在的抑癌基因，但其具体的抑癌机制尚不明确。结合我们近期的研究结果，SAMHD1在肺腺癌细胞中通过ORF2蛋白调节LINE-1转座子活性；SAMHD1过表达可降低细胞内dGTP浓度进而降低dNTP浓度,抑制肺腺癌细胞的增殖，dGTP激酶dGK在此过程中起负性调节作用。申请者拟开展工作：检测肺腺癌组织中SAMHD1、ORF2表达及dGK，Line-1活性，探究其和临床病理分期及预后的关系；分析SAMHD1 dNTP水解酶活性及SAMHD1不同结构域对抑制LINE-1转录及肺腺癌生物学的影响，并筛选与LINE-1转录相关的下游基因；构建dGk缺失及dGk过表达细胞，分析dGk活性和SAMHD1的关系，并将其与SAMHD1缺失、野生型及过表达细胞共培养，阐明SAMHD1通过LINE-1影响肺腺癌生物学的机制。希望通过该课题的实施有望为早期肺癌治疗提供新的靶点。

肺癌是全球发病率及死亡率最高的恶性肿瘤，研究其发生发展的机制具有重要意义。SAMHD1是近年来发现具有dNTP水解酶功能的蛋白，同时参与机体固有免疫应答，其能够抑制肺腺癌细胞的生长，但其具体机制尚不明确。本研究首先查询比较了TCGA数据库中SAMHD1相关信息并在临床标本组织中进行了验证并结合临床资料进行分析；在肺上皮细胞系、肺腺癌细胞系及鳞癌细胞系中验证了SAMHD1的表达，在此基础上构建了SAMHD1过表达、空载体及SAMHD1敲减A549细胞系以及dGK过表达细胞系，比较三种肺癌细胞系在细胞功能学中的差异（增殖、迁移及侵袭能力）、ORF2p蛋白表达水平及抑制LINE-1逆转录的能力，验证dGK在SAMHD1细胞系中的调控作用；在上述研究过程中，发现STING通路在SAMHD1调控肺癌的过程中发挥关键调控作用，可能是SAMHD1调控肺癌的关键通路。为此，我们构建了相关细胞系，开展了Rescue实验、co-IP等实验探索SAMHD1调控STING的分子机理；将构建的细胞系进行体外动物实验，体外实验验证SAMHD1调控肺癌的机制；进行SAMHD1相关的抗癌药物的筛选。 根据TCGA数据库中的信息，结合临床标本中的验证结果，SAMHD1在肺癌组织中呈现低表达且SAMHD的低表达与肺癌的进展相关。体内体外实验结果表明SAMHD1在肺腺癌中发挥抑癌基因作用；dGk能够逆转SAMHD1抗肿瘤作用，提示其在SAMHD1上游的调节过程中发挥重要作用；SAMHD1能够抑制ORF2蛋白的表达，从而抑制LINE-1的逆转录水平；SAMHD1通过负性调节下游的STING通路从而抑制肺腺癌细胞系的进展，Rescue实验、CO-IP等实验验证了相关的分子机理；SAMHD1过表达能够增强DNA损伤抑制剂的抑癌作用。 .综述，本研究从临床信息出发，系统探讨了SAMHD1在肺腺癌中发挥抑癌基因作用及其调控机制（dGk-SAMHD1-STING轴）。本研究的成果拓展了人们对SAMHD1在肺癌调控中的认知，为相关疾病的诊断和治疗提供新的分子机制和靶点。