受体型蛋白酪氨酸磷酸酶U在恶性胶质瘤发生发展中的功能及机制研究

PTPRU (receptor-type protein tyrosine phosphatase U) is a kind of transmembrane receptor protein that belongs to the R2B subfamily of protein tyrosine phosphatase (PTPs) superfamily. In contrast to its function as a tumor suppressor in other cancer cells, knockdown of endogenous PTPRU in the malignant glioma cells revealed that it functions as a oncoprotein. We further found not only full-length PTPRU but also several non-full-length PTPRU isoforms are expressed in glioma cell lines. One of these isoforms, whose molecular weight is about 130kD, is particularly localized in the nucleus. In human glioma tissues, the expression of 130kDa PTPRU isoform is positively correlated with malignancy grade of glioma, whereas that of full-length PTPRU is negatively correlated with malignancy grade of glioma. These results suggest 130kDa PTPRU isoform might function as oncoprotein, whereas full-length PTPRU might function as a tumor suppressor. In this project we will focusing on different functions of full-length PTPRU and non-full-length PTPRU-130kDa isoform in the progression of malignant glioma. Then we will further explore how the PTPRU-130kDa isoform works in the nucleus and regulates β-catenin signaling and how the PTPRU-130kDa isoform is generated. Therefore we will provide novel insight into mechanisms that can transform an anti-cancerous receptor phosphatase to an oncoprotein. Taken together, our studies will evaluate the feasibility to apply PTPRU as one of molecular markers for malignant glioma diagnosis and new target for malignant glioma treatment, as well as establish the theoretical foundation for its application.

受体型蛋白酪氨酸磷酸酶U（PTPRU）是PTPs超家族R2B型跨膜受体蛋白，与PTPRU在其他肿瘤中的抑癌作用不同，我们敲减恶性胶质瘤细胞内源性PTPRU的表达却发现其有促癌作用，进一步研究发现胶质瘤中既表达全长型又表达非全长型的PTPRU蛋白，其中 PTPRU-130kDa亚型定位于细胞核。在病人胶质瘤组织中，130kDa亚型表达水平与肿瘤恶性程度呈正相关，而全长型呈负相关，提示PTPRU-130kDa亚型有促癌作用，而PTPRU全长型有抑癌作用。本课题拟着重阐明PTPRU全长蛋白及PTPRU-130kDa亚型在胶质瘤细胞中的不同功能，重点研究PTPRU-130kDa亚型蛋白入核后是如何发挥转录调控作用，如何调控β-catenin信号通路以及PTPRU-130kDa亚型产生的机制，从而揭示PTPRU促癌作用的分子机制，明确PTPRU作为恶性胶质瘤分子标记物或新型治疗靶点的可行性并奠定基础

我们的前期研究发现受体型蛋白酪氨酸磷酸酶U（PTPRU）130kDa亚型的表达与胶质瘤的恶性程度呈正相关，而使用shRNA敲减PTPRU的表达水平后，通过促进局部黏附蛋白的水解及抑制β-catenin的转录激活活性，抑制胶质母细胞瘤细胞的增殖，提示PTPRU蛋白具有促癌作用。但是PTPRU 130kDa亚型的来源及其对胶质瘤细胞的作用，以及PTPRU是否还作用于其他靶蛋白发挥促癌作用，目前还没有相关的报道。在本课题的工作中，我们发现：（1）PTPRU 130kDa亚型是由Calpian钙蛋白酶切割胞内近膜结构域获得的，过表达130kDa亚型并不影响胶质母细胞瘤细胞的增殖、迁移、衰老和凋亡，可能是因为其本底表达较高，造成“天花板效应”；（2）过表达PTPRU全长型蛋白可以通过减少自噬、增加凋亡来抑制肿瘤细胞的增殖和迁移，确认了全长型PTPRU的抑癌作用；(3) 通过免疫共沉淀和质谱技术找到两个与PTPRU相互结合的蛋白：JUP与HSPA1B。JUP的蛋白水平在恶性程度较高的胶质母细胞瘤中表达升高，HSPA1B较高的mRNA水平与病人的不良预后相关，提示这两个蛋白可能具有促进肿瘤的作用。通过共同表达PTPRU和JUP、HSPA1B，发现PTPRU在一定程度上可以逆转JUP带来的促癌作用，而PTPRU协同HSPA1B共同抑制肿瘤；(4) 试图使用CRISPR Cas9技术对胶质母细胞瘤细胞中的PTPRU进行敲除，但重复多次实验始终只能获得PTPRU敲除的杂合体，推测敲除PTPRU可能影响细胞的正常生理功能而致死。综上，该课题有助于我们理解PTPRU在胶质母细胞瘤发生发展中的作用，为胶质母细胞瘤的靶向治疗提供理论基础。