乳腺癌中YY1调节促癌蛋白活性的机制及其应用价值的研究

Yin Yang 1 (YY1) is an important regulator of epigenetics. We and others discovered that YY1 is overexpressed in breast cancer and its increased expression correlated to poor prognoses of breast cancer patients. YY1 interacts with oncoproteins EZH2, MDM2 and AKT through its OPB (oncoprotein binding) domain and promotes their oncogenic activity. Peptides derived from the OPB sequence inhibits the proliferation of breast cancer cells. Based on these observations, we hypothesize that YY1 regulates one or more oncogenic signaling pathways in breast cancer and blocking this regulation represents a novel therapeutic approach in breast cancer therapies. ..To test these hypotheses, we designed three specific aims. In Aim 1, we will dissect the differential regulation of YY1-regulated EZH2, MDM2 and AKT oncogenic pathways and determine which pathway(s) is crucial to the development of breast cancer. We will employ the approaches of gene mutagenesis and cell-based assays. In Aim 2, we will study the effects of blocking the interaction of YY1-oncoproteins by OPB-based peptides on tumor formation and determine the subcellular localization of this inhibition. In Aim 3, we will investigate whether the OPB-based peptide and individual inhibitors of these oncoproteins may have synergistic inhibitory effect on breast cancer cells. ..This project will determine the relative importance of YY1-regulated oncogenic signaling pathways and provide theoretically support to the development of novel therapeutic approaches for breast cancer treatment. Our ultimate goal is to dissect the regulatory mechanisms of breast cancer development and progression, and apply our discoveries to the clinical application.

Ying Yang 1 (YY1) 是重要的表观遗传学调节因子。我们和其他研究者的发现, YY1在乳腺癌中高表达并与病人的不良预后正相关；YY1通过其OPB区域结合并刺激促癌蛋白EZH2，MDM2和AKT；基于OPB的肽段抑制乳腺癌细胞增殖。因此我们假想：乳腺癌中YY1通过OPB区域调节一个或多个促癌信号通路，阻碍这种调节将成为癌症治疗的新方法。.鉴定这些假想的三个研究目标是：1. 用基因突变和细胞学方法研究YY1调节EZH2，MDM2和AKT的差异性和相对重要性，2. 用细胞学方法和动物模型剖析用OPB肽段阻遏YY1-促癌蛋白结合对乳腺癌的影响及发挥作用的最佳亚细胞空间，3. 分析OPB肽段与促癌蛋白抑制剂是否可以协同抑制乳腺癌。本项目将阐明YY1通过OPB区域调节三个促癌蛋白的相对重要性，为创新乳腺癌治疗方法提供理论依据。我们的终极目标是解析乳腺癌致病的调控机制，并将其应用于临床治疗。

癌细胞有异常的表观遗传调控，Ying Yang 1 (YY1) 控制多个表观遗传过程，其OPB区域结合并促进癌蛋白EZH2，MDM2和AKT1，本项目研究YY1对这三个蛋白的调控机制，以此为基础，寻求乳腺癌治疗新策略。本研究的假想是：YY1通过其OPB区域调节多个促癌信号通路，阻碍该调节可能成为乳腺癌治疗的新方法。三个研究目标和实验结果包括：1. 用基因突变和细胞学方法研究YY1调节EZH2，MDM2和AKT1的差异性和相对重要性。为确定YY1在三个癌蛋白上结合位点，构建了它们多个删除不同区域的突变体。在检测突变体与YY1结合时，无法确定在MDM2和AKT1上结合位点，可能YY1与它们的结合需要多位点参与。然而，我们确定YY1在EZH2上结合位点为氨基酸493-519，命名为YPB (YY1 protein binding)区域。2. 用细胞学方法和动物模型剖析用OPB肽段阻遏YY1-促癌蛋白结合对乳腺癌的影响及发挥作用的最佳亚细胞空间。首先，与对照肽段相比，OPB和YPB肽段对乳腺癌细胞有显著抑制，对正常细胞抑制偏低。ChIP实验显示OPB和YPB肽段首要靶点为PTENP1基因。在裸鼠移植瘤实验中，OPB和YPB肽段抑制肿瘤生长，未产生可检测的副作用。其次，带有NLS和NES（分别为核定位信号和核排出信号）的OPB肽段，未展示出抑制肿瘤细胞生长的不同。3. 分析OPB肽段与促癌蛋白抑制剂是否可以协同抑制乳腺癌。化学合成的OPB肽段与临床化疗药物阿霉素和顺铂联合使用时，未展示出协同效应。与本项目相关的研究中，我们发现，1）YY1发挥转录调节功能时，形成了二聚体或多聚体，YY1蛋白分子之间的相互作用通过其OPB区域，因此，OPB区域可能在YY1促进增强子形成时发挥了重要作用。2）YY1分子的N-末端能够促进其发生相分离，对YY1调节器靶基因的表达发挥重要作用。本项目的创新点包括：鉴定了YY1在EZH2上的结合位点，即YPB区域，发现OPB和YPB肽段抑制小鼠移植瘤生长，揭示YY1以二聚体或多聚体形成相分离，调节增强子形成和基因表达。以上结果，解析了乳腺癌中YY1对EZH2功能的调控机制，发现了YY1调节基因表达的新机制，同时，验证了OPB和YPB肽段的抑癌活性，为乳腺癌临床药物的开发提供了重要依据。