去乙酰化酶SIRT1 调控胃癌浸润转移的机制研究

Invasion and metastasis are the main characters of cancer and epithelial-mesenchymal transition (EMT) plays an important role during this process. In the previous work, we found that SIRT1, a histone deacetylase, could inhibit the tumorigenesis of gastric cancer through inducing G1 phase arrest. However, the role of SIRT1 in the invasion and metastasis of gastric cancer has not been well studied. Analysis of our on hand clinic samples suggested that the expression level of SIRT1 was related to the differentiation status of gastric cancer. Our preliminary study on gastric cancer cells showed that inhibition of SIRT1 induced the mesenchymal morphology changes, significantly enhanced the cell motility and regulated the expression levels of EMT markers. In the present project we would go on to study: first, the role of SIRT1 in the invasion and metastasis of gastric cancer through regulation of EMT using in vitro and in vivo experiments; second, explore the molecular mechanism underlying regulation of EMT by SIRT1; third, expand the scale of clinic samples and analyze the relationship between SIRT1 levels and EMT markers as well as the clinical characters of gastric cancer. Our work may clarify the role and the underlying mechanism of SIRT1 in the regulation of invasion and metastasis of gastric cancer and thus provide new targets for inhibiting gastric cancer progression.

浸润转移是肿瘤的重要生物学特征，上皮-间质转化（EMT）在这一恶性进展过程中发挥重要作用。本课题组发现去乙酰化酶SIRT1可通过诱导细胞周期阻滞抑制胃癌的发生，但SIRT1能否调节EMT影响胃癌的浸润转移尚不清楚。我们的初步研究结果显示胃癌组织中SIRT1的表达与肿瘤的分化存在相关性，抑制SIRT1能诱导胃癌细胞形态从上皮向间质转化，增强细胞的迁移能力并调节EMT标志物的表达变化。本课题组拟在前期工作基础上进行以下研究：（1）利用细胞和动物模型通过体外和体内实验检测SIRT1调节EMT在胃癌浸润转移过程中的生物学功能，（2）在分子水平探讨SIRT1调节EMT影响胃癌浸润转移的具体机制，（3）扩大临床标本容量，从组织水平明确SIRT1与EMT及胃癌临床病理学特征间的相关性，从而阐明SIRT1在胃癌浸润转移过程中的作用，为抑制胃癌进展提供新的理论依据和治疗靶点。

胃癌是消化系统最常见的恶性肿瘤之一，肿瘤的浸润转移是胃癌患者死亡最主要的原因。本课题组前期研究证实，去乙酰化酶SIRT1在胃癌组织中呈低表达，且SIRT1通过诱导细胞周期阻滞发挥抑制胃癌生长的作用，但SIRT1在胃癌浸润转移过程中的作用及调控机制尚不清楚。我们利用SIRT1过表达和干扰的慢病毒稳转胃癌细胞株进行体外实验，发现过表达SIRT1能够抑制胃癌细胞的迁移和侵袭能力，而抑制SIRT1的表达则能够促进胃癌细胞的迁移和侵袭。这一结果也得到了裸鼠转移瘤在体实验的证实。提示，SIRT1能够抑制胃癌的浸润转移过程。随后课题组通过芯片技术筛选SIRT1的下游靶基因并在多种胃癌细胞系中进行验证，发现SIRT1能够抑制ARHGAP5的表达，而且这一负向调控作用发生在转录水平。通过生物信息学预测，我们在ARHGAP5启动子区寻找到转录因子c-JUN和RELA的结合位点。干扰实验和双荧光素酶实验结果表明，转录因子c-JUN参与了胃癌细胞中SIRT1对ARHGAP5的负向调控。免疫沉淀及染色质免疫沉淀实验的结果证实，胃癌细胞中SIRT1能够与转录因子c-JUN形成复合体，通过催化c-JUN的赖氨酸位点发生去乙酰化，促使c-JUN从ARHGAP5的启动子上解离，从而抑制ARHGAP5基因的转录。ARHGAP5是Rho GTP酶激活蛋白家族的重要成员，参与细胞的运动，在乳腺癌、肺癌等多种恶性肿瘤中高表达，促进肿瘤的侵袭转移过程，但是其在胃癌发生发展中的作用尚缺乏系统研究。通过对现有数据库和组织芯片的结果分析，我们发现ARHGAP5在胃癌组织中呈高表达，ARHGAP5的表达水平与胃癌肿瘤的大小、肿瘤浸润的深度、局部淋巴结转移及TNM分期等临床特征密切相关。生存分析显示，ARHGAP5高表达的患者生存期较短，预后不良。随后的细胞学和动物学实验证实，干扰ARHGAP5的表达，能够显著抑制胃癌细胞的浸润和转移过程，能够回复下调SIRT1导致的胃癌细胞浸润转移能力的增强。说明，SIRT1通过下调ARHGAP5起到抑制胃癌侵袭和转移的作用。本项目阐明了SIRT1在胃癌浸润转移过程中的生物学功能及具体调控机制，为遏制胃癌进展提供了理论依据和可能的治疗靶点。