环状RNA CDR1as通过与p53形成正反馈回路调控胶质瘤恶性生长的分子机制

Malignant growth is one of main results in poor prognosis of glioma，however its mechanism is still unknown. Circular RNA is reshaping the existing framework of the molecular regulation theory of tumor，but it still lack experimental evidence that whether circular RNA effects on the growth of tumor. Our preliminary data showed that the expression of circular RNA CDR1as in glioma tissue was decreased significantly and overexpression of CDR1as inhibited the growth of glioma cells. Furthermore, our studies revealed that the expression of CDR1as was positively correlated with the expression of p53 and up-regulated CDR1as leaded to increase p53 expression; Meanwhile, the transcription of CDR1as was promoted by overexpression of p53. Built upon these findings, we reasoned that there may be a positive feedback circuitry between CDR1as and p53, inactivation of which may promote the growth of malignant glioma. To test this hypothesis, we propose to use glioma cell line models in combined with RNA-seq, RNA-immunoprecipitation, RNA pull down and other experiments, to investigate the CDR1as-p53 positive feedback circuitry and understand the underlying molecular mechanism how this circuitry regulates the malignant growth of glioma. We will also establish intracranial xenograft mouse models of glioblastoma cell lines as well as clinically acquired specimen, to evaluate the potential of treating malignant glioma through regulating the circuitry and to identify potential molecular targets for clinically new effective treatments of malignant glioma.

胶质瘤恶性生长是其预后欠佳的主要原因，相关分子机制不明。环状RNA的发现重塑了肿瘤分子调控理论的原有框架，但其是否影响肿瘤生长还缺乏实验证据。最新的测序研究及我们的PCR结果均证实环状RNA CDR1as在胶质瘤中表达显著减少，而它的过表达则能显著抑制肿瘤生长。进一步研究显示CDR1as与p53的表达呈正相关，而上调CDR1as能促进p53的表达；同时，CDR1as的转录活性也受p53的正向调控。由此推测，CDR1as-p53之间可能存在正反馈回路，可能正是该回路的失活促进了胶质瘤的恶性生长。本项目拟通过免疫共沉淀和RNA垂钓等实验并结合RNA-seq等高通量检测手段，应用胶质瘤细胞系和原代胶质瘤细胞及其移植瘤模型，深入探讨CDR1as通过与p53形成正反馈回路的可能性及其调控胶质瘤恶性生长的分子机制, 解析其下游效应分子的互作网络并探寻潜在的分子靶标, 为临床更有效治疗胶质瘤提供新思路。

胶质瘤是中枢神经系统（CNS）最常见的肿瘤，占所有CNS肿瘤的30％和所有恶性脑肿瘤的80％。 尽管经过外科手术，放射线和化学疗法的强化治疗，几乎所有神经胶质瘤均会复发。 特别是多形性胶质母细胞瘤（GBM），是最常见和最具侵袭性的神经胶质瘤，中位总体存活率在15个月左右。迫切需要加强研究这种致命疾病的潜在机制。环状RNA是一种新的内源性非编码RNA，环状RNA CDR1as可能与胶质瘤恶性生长密切相关。在胶质瘤发生和发展中，p53基因本身及其通路功能的异常往往是导致肿瘤恶性生长及药物抵抗的重要因素。因此环状RNA CDR1as通过调控p53的表达影响胶质瘤的恶性生长是研究的重点。本项目主要研究了：1、环状RNA CDR1as与p53相互作用，是否是胶质瘤预后的可靠指标。2、p53蛋白与环状RNA CDR1as可能相互结合及结合位点。3、环状RNA CDR1as影响p53蛋白稳定性的分子机制。4、CDR1as在体内能否抑制胶质瘤的发生。5、CDR1as发挥抑制胶质瘤肿瘤生长的机制。利用高通量测序分析、免疫共沉淀、环状 RNA垂钓技术及分子克隆等技术手段发现1、CDR1as与p53蛋白结合，CDR1as表达随胶质瘤等级的增加而降低，并且它是胶质瘤（尤其是GBM）总体生存的可靠独立预测因子。2、CDR1as防止p53蛋白泛素化来稳定p53蛋白。CDR1as直接与p53 DBD域相互作用，这对于MDM2结合必不可少，从而破坏了p53 / MDM2复合物的形成。3、CDR1as可以保留p53功能并保护细胞免受DNA损伤。4、值得注意的是，CDR1as在体外和体内均能抑制肿瘤的生长，但对不存在p53或发生突变的细胞的影响很小。因此，CDR1as耗竭可能通过下调神经胶质瘤中p53的表达来促进肿瘤发生。 我们的结果进一步拓宽了我们对环状RNA（特别是CDR1as）的作用和作用机制的理解，并有可能为有效的神经胶质瘤治疗开辟新的治疗途径。该课题的实施，对于阐述环状 RNA 的生物学功能与作用机制和发现潜在的胶质瘤治疗靶标等都具有重要意义。有望为胶质瘤瘤临床更有效诊断和评估预后提供策略。