一个新内质网膜蛋白VECA在调控肿瘤炎症反应、促血管生成及促肿瘤生长过程中的作用及分子机制研究

哺乳动物细胞的内质网膜上有三个能感受腔内未折叠蛋白堆积的感受器蛋白, 分别为IRE1a、PERK和ATF6。细胞内质网应激（ERS）时会引发未折叠蛋白反应（UPR）信号通路，在人类多种重大疾病过程中发挥重要作用，被誉为是有望获得诺贝尔奖的科学发现。我们克隆了一个新的内质网膜蛋白VECA，在肿瘤细胞受到低氧/低营养刺激时会表达升高，并能诱导炎症因子表达，具有促进血管生成和肿瘤生长的作用。由此，我们推测VECA可能是一个新的联系内质网功能、肿瘤生长和炎症反应的关键分子，参与由肿瘤微环境、内质网应激、未折叠蛋白反应和炎症反应构成的肿瘤调控网络。本项目中，我们将根据此科学发现和猜想，综合运用各种实验技术，在分子、细胞及整体动物水平研究VECA的功能和分子作用机制。本项目的实施将加深我们对细胞内质网功能和肿瘤生长调控机制的认识，并有可能为肿瘤治疗提供新的思路，具有很好的创新性、学术意义和应用前景。

VECA是新鉴定的一个小分子蛋白，其作用及分子功能都知之甚少。在本项目中我们主要研究了VECA在肝细胞癌（HCC）中的表达特点及与患者预后的关系、VECA 在低氧条件下肿瘤细胞存活及生长的促进作用，低氧条件下VECA对HIF-1a的稳定作用、VECA对低氧时肿瘤细胞内ROS及ATP的产生情况的影响等。我们还制备了多株 VECA 的多克隆抗体、建立 RNA 干扰 lentivirus 的包装、纯化和浓缩技术、制备了VECA的敲除小鼠。我们发现，与癌旁组织相比VECA 在肝癌中显著高表达，并与HCC病人的生存呈负相关关系。VECA在低氧和血清饥饿后表达上调，并与 HIF-1a 的表达呈正相关关系。VECA的表达变化不影响肝癌细胞的正常生长，但对低氧条件下肝癌细胞的生长非常重要，其原因可能是HIF-1a在低氧条件的稳定依赖于 VECA 的表达。我们还发现抑制VECA的表达后无论是总ATP还是线粒体内和细胞胞浆内 ATP 的产生量均明显降低。根据上述结果我们认为，VECA是一个能在肿瘤低氧时表达上调，发挥同时调控线粒体内的三羧酸循环和胞浆内糖酵解的功能。这是目前尚未报道的一种新机制，能为肿瘤治疗提供新的干预思路，具有很好的创新性和意义，有望发表在高影响力的学术期刊上。.本项目原本有VECA对肿瘤血管的研究，但为使研究工作更聚焦和深入，我们调整了研究计划，除重点研究了在肿瘤微环境压力下VECA对肝癌细胞本身的作用及其机制外，关于肿瘤血管的研究我们更聚焦于血管的两个更为具体的基础性问题：1）肿瘤血管新生的详细细胞学过程和分子机制；2.血管管腔变大过程中的分子机制。在本项目及相关项目的支持下，我们发现肿瘤血管新生是一个“双阶段”过程：最先侵入肿瘤内部的血管是无管腔的“血管内皮细胞条索”，随后内皮细胞通过囊泡融合等方式形成血管管腔、发挥运送氧和营养的功能（部分研究结果发表在Scientific Reports上，本人为通讯作者）。我们还发现，人体内的一种小分子多肽IMD在血管管腔扩张过程发挥了重要作用，主要通过激活Arrest2-Src-ERK 信号通路发挥对stalk细胞的促增殖作用，而使血管管腔变大。本部分研究进一步揭示了血管生成或发生的详细分子机制，相关论文已投稿Nature Communications, 正在评审中（本人为共同通讯作者）。