HRSPM1短肽的功能网络及其在肝癌生长转移中的作用

Short peptides refer to the polypeptides of less than 100 amino acids, which are encoded by the short open reading frames (sORFs). The function of short peptide and its implication in disease remain largely unknown. We have identified a short peptide that contains 56 amino acids and is located in mitochondria and conserved across different species. It is downregulated in hepatocellular carcinoma (HCC) and may inhibit the migration of HCC cells. We therefore name it HRSPM1 (HCC-Related Short Peptide in Mitochondria). We have also developed the antibody against HRSPM1 and the HRSPM1-knockout mice. Based on these preliminary studies, we will further investigate: 1) the regulatory role of HRSPM1 in cell activities and in the growth and metastasis of HCC; 2) how HRSPM1 exerts its function; 3) the mechanisms that regulate HRSPM1 expression and that cause HRSPM1 downregulation in HCC. The results obtained will reveal the biological function and regulatory networks of a novel short peptide, disclose the new mechanism of HCC development, and provide new targets for the prevention and therapy of HCC.

短肽是指由短的开放阅读框(short open reading frame, sORF)翻译生成的长度小于100个氨基酸的多肽。国际上短肽的功能研究刚刚起步，短肽在细胞生命活动及人类疾病中的作用鲜有报道。我们前期发现了一个含有56个氨基酸、在物种间高度保守、定位于线粒体、在肝癌（HCC）中表达下调、且能抑制肝癌细胞运动迁移的短肽，将其命名为HRSPM1（HCC-Related Short Peptide in Mitochondria），并制备了HRSPM1的抗体及基因敲除鼠。以此为基础，本项目拟结合体内外模型，鉴定HRSPM1对细胞生命活动及肝癌生长转移的调控作用；阐述HRSPM1发挥作用的分子机制；揭示调控HRSPM1表达的机制及其在肝癌细胞中失调的原因。研究结果有助于阐明新型短肽的生物学功能及调控网络，揭示肝癌发病的新机制，为肝癌防治提供新的靶分子，因此具有重要的科学价值和临床意义。

新近发现，一些被注释为非编码RNA(ncRNA)的基因携带短开放阅读框(sORF)，可编码短肽。我们系统分析了在肝癌中表达异常的lncRNA并预测其sORF，阐述了lncRNA及两个lncRNA编码的短肽，HRSPM1（后改名为MPM）和STMP1，对肝癌生长转移的调控机制及其表达失调原因，重要成果如下：1.发现短肽MPM和STMP1定位于线粒体，其表达失调可促进肿瘤生长转移：肝癌中miR-17-5p的异常升高导致MPM下调，而MPM的降低可提高线粒体呼吸链复合体I活性和NAD+/NADH水平，促进肝癌转移。短肽STMP1在肝癌中上调，STMP1通过与线粒体复合体IV相互作用并增强其活性，上调CCNE2、CDK2和E2F1的水平，促进细胞周期运行，导致癌细胞失控增殖。STMP1还可通过结合MYH9激活线粒体分裂关键蛋白DRP1，促进线粒体分裂，帮助癌细胞形成伪足及转移。2.发现多个在肝癌中表达上调的非编码RNA，具有促进肝癌生长转移的作用：lnc-UCID通过结合DHX9，解除DHX9对CDK6的表达抑制，上调CDK6水平；而lnc-APUE通过与miR-20b结合，削弱miR-20b对E2F1表达的抑制，致使E2F1升高；高水平的CDK6和E2F1均可促进G1/S时相转换，导致癌细胞快速生长。此外，lnc-UTGF可被TGFβ诱导表达，lnc-UTGF则结合并稳定SMAD2和SMAD4的mRNA，正反馈促进TGF-β/SMAD信号传导，增强肝癌转移。同时，肝癌细胞还可通过外泌体分泌miR-103，高水平的miR-103进入内皮细胞后，抑制连接蛋白VE-Cad、p120和ZO-1的表达，从而降低内皮细胞间的粘附，提高血管通透性，利于癌细胞入血转移。上述发现阐明了新型分子ncRNA或其编码的短肽的生物学功能及调控网络，揭示了肝癌生长转移的新机制，为肝癌防治提供了新的靶分子。