泛素E3连接酶Smurf1促进转录因子ChREBP通过分子伴侣介导自噬降解的机理研究

The glucose-responsive transcription factor carbohydrate responsive element binding protein (ChREBP) is a critical mediator in regulating metabolism and proliferation in liver cancer cells. It has been reported that ubiquitination regulates ChREBP expression and activity. However, the molecular mechanism for ChREBP ubiquitination in cancer cells remains unclear. Our previous study has revealed that ChREBP interacts with the E3 ligase Smurf1 and Smurf1 promotes lysosomal-dependent degradation of ChREBP via chaperone-mediated autophagy (CMA) by increasing ChREBP ubiquitination. This project aims to: 1) identify ChREBP ubiquitination sites and specific type of ChREBP ubiquitination by Smurf1. 2) study the mechamism by which ChREBP ubiquitination regulates the interaction among ChREBP, LAMP2A and HSC70. 3) investigate protein levels and mRNA levels of ChREBP, Smurf1 and ChREBP target genes in hepatocellular carcinoma (HCC) and adjacent tissues. This project will provide the mechanism by which Smurf1 regulates ChREBP degradation via CMA and a novel strategy for regulating ChREBP level and activity through ChREBP ubiquitination.

葡萄糖激活的碳水化合物反应元件结合蛋白（ChREBP）是肝癌细胞中调控代谢和增殖的重要转录因子。已知泛素化修饰是调控ChREBP水平和活性的重要方式，但机制不明。我们的前期研究发现泛素E3连接酶Smurf1能够与ChREBP相互作用，促进ChREBP的泛素化修饰进而通过分子伴侣介导的自噬（CMA）降低ChREBP蛋白水平。本课题将研究：1）Smurf1促进ChREBP泛素化修饰的具体位点以及发生何种类型的泛素化修饰；2）Smurf1介导的ChREBP泛素化修饰是否以及如何调控ChREBP与分子伴侣HSC70及CMA受体LAMP2A的相互作用；3）在肝癌和癌旁组织样品中检测Smurf1、ChREBP及ChREBP下游靶基因的表达水平变化。通过该项目的研究，我们将深入理解Smurf1调控ChREBP通过CMA降解的机制，并且为从泛素化修饰角度调控ChREBP水平和活性提供新策略。

结直肠癌通过增强有氧糖酵解活性为细胞快速增殖提供原料。已有研究表明，转录因子ChREBP（碳水化合物反应元件结合蛋白）在结直肠癌细胞中发挥促进有氧糖酵解和细胞增殖的重要作用。翻译后修饰是调控ChREBP水平、细胞内定位和活性的重要机制。已知ChREBP可以发生泛素化修饰，但是泛素化修饰如何调控ChREBP的具体机制和功能尚不清楚。.我们通过数据库分析发现在肿瘤中ChREBP与E3泛素连接酶Smurf2（Smad Ubiquitin Regulatory Factor 2，Smad泛素调节因子2）表达呈现负相关性，并在人结直肠癌细胞系和小鼠结直肠癌发生过程中验证ChREBP和Smurf2蛋白水平的负相关性。我们发现ChREBP和Smurf2二者免疫共沉淀，并且Smurf2促进ChREBP蛋白降解是由于促进了其泛素化修饰进而经泛素-蛋白酶体系统降解，而Smurf2泛素连接酶活性缺失的突变体并不影响ChREBP的蛋白水平。在结直肠癌细胞中过量表达Smurf2，ChREBP蛋白水平下降，并伴随细胞氧气消耗量增加，葡萄糖摄取减少，细胞增殖减慢；相反，在结直肠癌细胞中敲减Smurf2，ChREBP蛋白累积，细胞氧气消耗量下降，葡萄糖摄取增加，细胞增殖加快。此外我们还发现Akt在结直肠癌细胞中促进Smurf2的降解和ChREBP的累积。.综上所述，我们的研究证明Smurf2是ChREBP的E3泛素连接酶，Smurf2通过降低ChREBP的蛋白水平进而影响结直肠癌细胞的代谢和增殖，并且Akt可能参与了这一调控过程，以上研究将为从调控代谢重编程角度防治结直肠癌提供新策略。