CML细胞鞘氨醇激酶去SUMO化修饰及在发病中的作用研究

Sphingosine kinase (SPK) which plays important roles in regulation of cell proliferation and migration is highly expressed by CML stem/progenitor cells. Our preliminary data show that sumoylation is a novel epigenic regulation manner of SPK. However,the mechanisms of SPK sumoylation and its roles in CML pathogenesis remain unclear.The sentrin/SUMO-specific 1(SENP1)functions as a protease that catalyzes SUMO maturation and protein desumoylation. The specific aims of this projects are to elucidate the roles of SPK desumoylaton by SENP1 in CML progress using gene transfer, RNA silence, hematopoietic stem/progenitor cell assay, and transgenic mouse models. The expression level of SENP1 and SPK by sorted CML hematopoietic stem cells and progenitor cells will be detected. Serial mutants of SPK without sumoylation sites will be constructed and transfered into CML cells for their functional assay. The effects of SPK mutants on proliferation, migration, apoptosis of CML cells will be detected. We will also establish the SPK mutant knock in mouse for evaluating the effect of SPK desumoylation on proliferation, differentiation and transformation of hematopoietic stem cells in vivo.The roles of SPK in transformation of hematopoietic stem cells transduced with bcr-abl will be investigated in a transgenic mouse model. The therapeutic effects of dual inhibition of SENP1 and SPK will be evaluated in mouse CML models. Our studies will clarify the roles of SPK desumoylation in bcr-abl transform hematopoietic stem cells and provide novel therapeutic targets for CML therapy.

鞘氨醇激酶（SPK）是调节细胞增殖和迁移的重要信号分子并在CML干祖细胞中高表达。我们研究结果证明SPK存在翻译后SUMO化修饰，但SPK 在CML细胞中SUMO化修饰的调控机制以及与CML发病的关系并不清楚。 SENP1是催化去SUMO 化的特异性蛋白酶。本课题将利用基因转移、RNA干涉、造血干祖细胞检测以及转基因小鼠等研究手段，阐明CML细胞中SENPl的表达水平及对SPK 去SUMO化的作用与机制。构建系列SPK1 SUMO位点缺失的突变体，并检测不同突变体对CML细胞增殖、凋亡以及药物敏感性等生物学特性的影响；构建SPK1突变体敲入的转基因小鼠模型，结合逆转录病毒介导的brc-abl 造血干细胞基因转移模型，阐明SPK去SUMO化修饰在CML 发病中的作用。利用化学抑制剂联合抑制SENP1 和SPK1对CML小鼠 的治疗作用。本课题将阐释CML发病及耐药新机制并为其治疗提供靶点。

蛋白SUMO化调控影响细胞增殖存活等生物学特性。鞘氨醇激酶（SPK）在 CML 干祖细胞中高表达且存在翻译后去SUMO 化修饰。SENP1 是催化去 SUMO 化的特异性蛋白酶。本项目集中于SENP1与SPK去SUMO化修饰调控CML 细胞生物学特性及机制。主要研究进展和发现包括：(1) 阐明了SENP1 在CML干祖细胞中高表达调控及其对生物学特性的影响。SENP1在原代CML干细胞中高表达，并与BCR-ABL的酪氨酸激酶活性密切相关。BCR-ABL通过STAT5信号通路调控去SUMO化酶SENP1的表达。干涉SENP1 抑制CML细胞的增殖，并促进其凋亡。(2) 阐明了SPK调控细胞组蛋白去乙酰酶Sirt1通路的机制。SPK能够调控Sirt1在CML的表达，SIRT1介导SPK/S1P诱导的细胞增殖和迁移，并且SPK及SIRT1抑制剂联合协同抑制CML细胞的增殖能力。(3)阐明了SPK调控细胞线粒体磷酸酶PTPMT1并影响白血病细胞糖代谢的新机制。证明了SPK及Ptpmt1都是低氧诱导表达的分子；SPK和Ptpmt1敲低能够明显减低细胞葡萄糖的利用和消耗。SPK和Ptpmt1存在竞争性调节。(4)证明了靶向SENP1抑制CML发病并克服其耐药性。利用BCR-ABL转基因小鼠的白血病干细胞模型，证明了干涉CML小鼠LTHSC表达促进CML细胞的凋亡,并抑制小鼠的发病。SENP1沉默使格列卫耐药细胞的存活率明显下降，能够增加耐药细胞对Imatinib的敏感性。(5)阐明了NF-kB信号激活调控机制及在CML小鼠发病中作用。证明了SENP1 抑制血液肿瘤细胞生长通过NF-κB激活。证明了在BCR-ABL转基因移植的小鼠模型中，也存在A20抑制和NF-κB激活的信号轴。(6) 细胞铁死亡模型建立及阐明SENP1信号调控细胞铁死亡。利用CML细胞系体外铁死亡模型，筛选了信号通路抑制剂对白血病细胞铁死亡影响。证明了磷脂代谢信号ENPP2、SENP1及miR-17-92是重要的细胞铁死亡调节分子。本项目证明了SPK和SENP1是CML细胞生物学特性重要调控分子， 通过调控蛋白SUMO化、乙酰化及糖代谢等途径参与CML 细胞恶性增殖及耐药性调控，上述结果为CML治疗提供了新的靶点。