CtBP1转录调控DNA损伤修复信号通路对肿瘤恶性表型与耐药性的影响研究

DNA damage repair capability plays distinct roles in tumorigenesis and cancer drug resistance. In normal tissues, DNA damage repair defect is thought to be the cause of cancer initiation.On the other hand, DNA damage repair inhibition increases cancer radio- and chemotherapy sensitivity but confers cancer cell drug resistance while the repair capability is enhanced.To date,the role of DNA damage repair genes transcriptional regulation in cancer malignant phenotype development and drug resistance still remains unclear because of lacking of research. CtBP1 is a transcriptional corepressor that is highly associated with tumorigenesis and development.Our previous studies found CtBP1 is overexpressed in breast cancer and melanoma tissues and predicted CtBP1 may transcriptionally regulate a spectrum of DNA damage repair genes through Next generation sequencing technology combined with CtBP1 chromatin immunoprecipitation library.Therefore,this project aims to understand the role of CtBP1 in DNA damage repair genes transcriptional regulation and the correlation with cancer malignant phenotype development and drug resistance .

DNA损伤修复在肿瘤发生和肿瘤耐药性产生之间扮演着截然不同的角色：在正常细胞和组织中，DNA损伤修复能力的异常是导致肿瘤发生的重要原因；而在恶性肿瘤的临床治疗中，抑制肿瘤细胞DNA损伤修复能力可以显著提高肿瘤对放化疗的敏感度，而DNA损伤修复能力的增强则会使肿瘤细胞具有更高的耐药性。到目前为止，DNA损伤修复通路各环节重要基因表达的转录调控与肿瘤恶性表型以及耐药性之间的关系因缺乏研究尚不完全明确。转录共抑制因子CtBP1与肿瘤的发生发展有密切关系，我们前期研究发现CtBP1在乳腺癌和恶性黑素瘤组织中表达异常增高，此后通过二代高通量测序技术对CtBP1的ChIPseq 文库分析发现CtBP1可能参与转录调控一系列与DNA损伤修复有关的重要基因。因此，本项目将从基因转录调控的角度着手研究DNA损伤修复重要基因的转录异常调控对肿瘤恶性表型和耐药性生成之间的关系。

DNA损伤修复机制的异常对肿瘤耐药性的产生和恶性表型具有重要的相关性。到目前为止，DNA损伤修复通路各环节重要基因表达的转录调控与肿瘤恶性表型以及耐药性之间的关系因缺乏研究尚不完全明确。转录共抑制因子CtBP1与肿瘤的发生发展有密切关系，因此，本项目将从基因转录调控的角度着手研究RAD51,ATM，MPC1与MPC2等DNA损伤修复相关的重要基因在乳腺癌和黑色素瘤中的转录异常调控及其对肿瘤恶性表型和耐药性生成之间的关系。. RAD51启动子的异常激活在包括乳腺癌在内的多种肿瘤中被发现，但是其转录激活的机制目前尚不明确。本研究发现RDA51和CtBP1在乳腺癌病人组织中的表达呈正相关，进一步的研究发现CtBP1结合在RAD51的启动子区域并且在增强RAD51的转录水平。此外，CtBP1通过转录激活RAD51转录表达，提高肿瘤细胞的DNA损伤修复能力从而增强乳腺癌细胞对铂类化疗药物的耐药机制也在本研究中得到阐释。. MPC1和MPC2是近年来被发现的新的抑癌基因，其在肿瘤组织中的表达缺失与多种恶性肿瘤的预后不良有关。本研究发现MPC1和MPC2的表达可以抑制恶性黑色素瘤的增殖和迁移，并且降低黑色素瘤细胞中NADH/NAD+的比率。CtBP1在恶性黑色素瘤中通过转录抑制MPC1和MPC2的表达促进恶性黑色素瘤细胞的转移和增殖，并且升高恶性黑色素瘤细胞中的NADH/NAD的比率，而NADH/NAD比率的升高又正反馈于CtBP1的活性进而作用于肿瘤细胞的DNA损伤修复能力。本研究通过对CtBP1的功能研究，初步探索了肿瘤细胞内异常糖代谢与DNA损伤修复机制异常的联系。. 此外，运用计算机分子模拟对接技术，我们筛选出特异性结合CtBP1酶活性结构域的小分子化合物Protocatechuic aldehyde。通过分子热泳动实验(MST),CRISPR-Cas9基因敲除CtBP1和功能学实验证实Protocatechuic aldehyde通过与CtBP1的特异性结合，抑制CtBP1的活性达到抑制乳腺癌细胞增殖和迁移。. 同时，在该项目资助下，课题组发现小分子化合物Triptolide能够通过抑制ATM表达，弱化肿瘤细胞对DNA双链断裂的修复能力，特异性增敏化疗药物阿霉素对乳腺癌细胞的杀伤效果。