自噬起始相关蛋白FIP200的非自噬依赖功能调节乳腺肿瘤转移的分子机制

FIP200 is an essential component of ULK1-ATG13-FIP200 autophagy initiation complex. We have recently reported a novel FIP200-4A knock-in autophagy-deficient mouse model. Using this mouse model, we found that FIP200 autophagy-independent functions might play important roles in regulating breast cancer metastasis in vivo. Consistently, overexpression of FIP200 autophagy deficient mutant in KO cells promotes breast cancer cell invasion in vitro. Interestingly, knockdown of Tax1bp1, a novel FIP200 interaction protein could reverse this effect. We propose that FIP200 autophagy independent function could maintain or promote breast cancer metastasis in vivo potentially by interaction with Tax1bp1. To confirm this hypothesis,we will first elucidate the biochemical mechanism of FIP200 interaction with Tax1bp1 and determine the role of their interaction in breast cancer invasion both in vitro and in vivo. In addition, we will identify potential Tax1bp1 potential interaction proteins and pursue their roles in breast tumor metastasis. Moreover, we will further investigate the role of FIP200/Tax1bp in breast cancer lung metastasis by using orthotropic graft breast cancer mouse model. This study will identify a novel mechanism of FIP200/Tax1bp signaling axis in regulating breast cancer metastasis and may provide an alternative therapeutic approach to inhibiting breast cancer metastasis.

FIP200是细胞自噬起始复合物的核心蛋白。我们最近通过FIP200自噬功能缺陷小鼠模型发现该蛋白的非自噬依赖功能与乳腺肿瘤转移有关。以此为基础，我们前期证实过表达自噬功能缺陷的FIP200突变体可以促进肿瘤细胞的体外侵袭；相反下调FIP200新的结合蛋白Tax1bp1表达水平则可以显著抑制细胞体外侵袭能力。我们据此推测FIP200的非自噬功能可能依赖与Tax1bp1结合并具有维持或促进乳腺肿瘤体内转移的潜能。为了证实这一假说，本项目拟阐明FIP200与Tax1bp1相互结合的生化基础并鉴定两者相互作用对肿瘤细胞迁移的影响；鉴定Tax1bp1下游肿瘤相关蛋白及其在肿瘤细胞迁移中的作用；利用肿瘤动物模型验证FIP200/Tax1bp1信号轴在调节肿瘤转移中的作用及机制。本项目预期发现一种以FIP200/Tax1bp1信号轴为基础的乳腺癌转移新机制，为探索抗乳腺癌转移治疗新策略提供理论依据。

癌症免疫疗法是一种利用患者的免疫系统杀伤肿瘤细胞的重要治疗策略，使癌症患者获得稳定的治疗效果。然而，大多数乳腺癌患者对免疫疗法没有反应，这是乳腺肿瘤免疫治疗中面临的一个巨大障碍。基于早期研究基础，我们推测自噬起始相关蛋白FIP200的非自噬依赖功能不仅与乳腺癌的转移密切相关而且影响CD8+肿瘤侵润淋巴T细胞，立项预期明确靶向FIP200非自噬功能对乳腺癌恶性进展及转移的影响，并阐明其作用分子机制。我们联合运用RNA干扰、过表达、质谱分析、免疫沉淀、和条件基因敲除和基因敲入小鼠模型，等多种技术手段，系统比较了FIP200基因敲除与特异性废除FIP200自噬功能的乳腺肿瘤的发生发展转移的影响。结果发现 FIP200自噬非依赖功能的缺失不但抑制乳腺肿瘤的转移而且显著诱导肿瘤中CD8+ TILs 肿瘤浸润。鉴于肿瘤中CD8+TIL 细胞的密度是以影响免疫治疗效果的重要原因之一，我们后续研究聚焦FIP200 调控CD8+TILs的分子机制，发现FIP200非自噬依赖功能通过与AZI2,TAX1BP1结合调节TBK1激酶的活性，从而调控IRF1入核激活趋化因子Ccl5、Cxcl9和Cxcl10的表达，以促进CD8+ TIL的招募。最终我们通过可诱导敲除FIP200，和敲入FIP200自噬缺失突变体，同型原位移植瘤模型证实靶向FIP200自噬非依赖功能能增强CD8+细胞的肿瘤侵润，从而抑制肿瘤发展，还能够增强免疫检查点疗法ICI对乳腺癌的治疗效果。此外，我们通过体外敲低及条件敲除小鼠模型发现TAX1BP1与乳腺癌转移密切相关。这些研究结果揭示了“FIP200-TAX1BP1-AZI2-TBK1”信号轴可作为乳腺癌治疗的潜在干预靶点。本项目发表重要专著论文4篇，授权专利1项，培养研究生3名。