乙肝病毒HBx对醛酮还原酶AKR1B10基因的转录调控机制及其与肝癌的关系

HBV viral X protein (HBx) is strongly associated with hepatocellular carcinoma development through transcription factor activation. However, the exact role of HBx during hepatocellular carcinogenesis is not fully understood. AKR1B10 (aldo-keto reductase 1B10) is overexpressed in liver and lung cancer, and plays a critical role in tumour development and progression through promoting lipogenesis and eliminating cytotoxic carbonyls. However, little is known about the regulatory mechanism of AKR1B10 over expression in cancer. Our previous array-based comparative genomic hybridization (aCGH) assay found no amplification of AKR1B10 gene in HCC with chronic HBV infection background, excluded the posibility of gene copy number increase as the cause of AKR1B10 overexpression seen in hepatocellular carcinoma. The promoter region of AKR1B10 gene contains several putative regulatory motifs such as AP-1, NF-κB, and ARE. Our preliminary study found that HBx could increase AKR1B10 expression by activating its transcription in HepG2 cells, and exposing HepG2 cells to MEK inhibitors U0126 or AP-1 inhibitors Tanshinone IIA significantly reduced AKR1B10 expression. We hypothesized that HBx may directly or indirectly activate multiple transcription factors through intracellular signal transduction pathways, which in turn upregulate AKR1B10 expression. In this study, we will investigate the underlying mechanism of HBx transcriptionally upregulating AKR1B10 expresion, and the clinical significane of HBx upregulating AKR1B10 overexpression in hepatocellular carcinoma. The present study will identify a novel HBx-AKR1B10 axis in HCC cells, which may be a potential target for therapeutic intervention in cancer.

HBx是乙肝病毒最具致癌特性的病毒蛋白，但其确切的致癌机制尚未阐明。醛酮还原酶AKR1B10基因最早因其在肝癌组织中高表达被克隆，该蛋白对醛酮类化合物具有解毒作用，并能通过刺激脂质合成促进癌细胞的增殖，其过表达与肝癌等多种肿瘤密切相关，但其过表达机制尚不清楚。我们前期的比较基因组杂交分析未发现AKR1B10基因在肝癌中有扩增，提示其在肝癌组织的过表达存在其它机制。AKR1B10基因转录起始位点上游有多种转录因子结合元件。我们的预实验发现HBx可增强肝癌细胞中该基因的转录和表达，这一作用可被MEK或AP-1阻断剂部分阻断。据此我们推测，HBx可通过不同信号转导通路激活细胞内多种转录因子，继而引起AKR1B10基因转录激活。本课题将研究肝细胞内HBx上调AKR1B10表达的信号转导通路和转录因子，明确相关转录调控机制及其在肝癌中的意义，为揭示HBx蛋白致癌机制提供线索，为肝癌靶向治疗提供依据。

醛酮还原酶AKR1B10（Aldo-keto reductase 1B10）过表达与肝癌等多种肿瘤密切相关，在肝癌的发生发展过程中起到重要作用。本课题通过使用细胞生物学、分子生物学及实验动物的方法，对AKR1B10在肝癌中的异常表达、调控机制及其与肝癌的相关性进行了系统研究。.本研究发现，AKR1B10在肝癌组织中均呈高表达，其高表达与肝癌患者的不良预后有关。肝癌细胞系中敲除AKR1B10能显著抑制细胞增殖，使细胞阻滞在G2/M期，并加速细胞的迁移，证实AKR1B10在肝癌中发挥癌基因的功能。AKR1B10 mRNA 的3’UTR区存在有AUF1蛋白潜在结合位点，过表达AUF1能上调AKR1B10表达，敲减AUF1能抑制AKR1B10表达，提示AKR1B10可能为AUF1调控的靶基因。进一步采用RIP和Pull down实验证实AUF1能结合AKR1B10 mRNA，并稳定AKR1B10 mRNA。AUF1在肝癌组织中也呈高表达，肝癌细胞系中敲减AUF1显著抑制了细胞增殖，使细胞阻滞在G2/M期，证实AUF1在肝癌中发挥癌基因的功能。在过表达AUF1肝癌细胞中敲减AKR1B10后，AUF1失去了其原有的促细胞增殖作用，提示AUF1通过AKR1B10发挥促癌功能。乙肝病毒X蛋白（HBx）能在转录水平上调AUF1的表达，提示其可能是肝癌中AUF1异常高表达的机制之一。.AKR1B10 可将细胞内醛酮类化合物还原成相应的醇类，在醛酮类化合物的解毒中起很重要的作用。但AKR1B10在肝细胞损伤和氧化应激中的作用尚未阐明。本研究通过体外细胞和动物体内实验，探索了AKR1B10在细胞损伤炎症和肝癌发生中的作用。结果发现，AKR1B10可以降低H2O2及化疗药物DOx引起的细胞DNA损伤和炎症反应。将AKR1B10同源基因Akr1b8敲除后，化学诱导剂DEN引起的小鼠肝脏炎症反应和代偿性增生，肝癌的发生率增加。H2O2及化疗药物Dox处理能上调转录因子Nrf2的表达，而AKR1B10基因启动子区有Nrf2调控的靶序列，过表达Nrf2能上调AKR1B10表达，提示Nrf2是细胞氧化应激反应中调控AKR1B10表达的重要转录因子。.综上所述，本研究明确了AKR1B10在肝癌中高表达的分子基础和调控网络，确定了HBx-AUF1-AKR1B10分子轴在肝癌发生发展中的重要作用，明确了AK