PRR11与RNF41相互作用的鉴定及其对肺癌细胞STAT3通路的调控机制与临床意义研究

Proline-rich protein 11 (PRR11) is a novel tumor-related or cancer-associated gene identified by our group. We have demonstrated that PRR11 palys pivotal roles in both cell cycle progression and lung cancer development which have been published in IJBCB and BBA-GRM, and applied for two patents. To further investigate its molecular mechanism in lung cancer development, we utilized yeast two hybrid technique and found that PRR11 interacts with RNF41. We additionally conducted serial preliminary experiments and proposed the following hypothesis, i.e. PRR11 positively regulates the activation of STAT3 pathway and the subsequent enhancement of proliferation, migration and invasion through binding to and inhibition of RNF41 in lung cancer cells, and importantly STAT3 further directly transactivates the transcription of PRR11, thus forming a positive feedback loop. In the present study, we will utilize various molecular and cellular techniques to prove the aforementioned hypothesis, i.e., to identify the interaction between PRR11 and RNF41, and clarify the underlying molecular mechanism and clinical significance of PRR11 regulated STAT3 pathway activation through interaction with RNF41 in lung cancer. This study has both scientific significance and potential application value, i.e., not only contributing greatly to the theory of molecular oncology, but also promoting the potential application of PRR11-based diagnosis and therapy in lung cancer management.

PRR11是我们自主发现的一个新的肿瘤相关基因，已证实其参与细胞周期调控和肺癌发生发展，部分成果已发表于IJBCB(IF4.2)和BBA-GRM(IF6.3)等杂志并申报2项国家发明专利。为了深入研究其参与肺癌发生发展的具体分子机制，我们通过酵母双杂交筛选发现，PRR11与RNF41存在强相互作用，又通过系列预实验提出学术猜想：PRR11通过RNF41正向调控肺癌细胞STAT3通路的激活和高增殖高迁移侵袭恶性表型，STAT3又进一步直接激活PRR11表达，从而形成一个正反馈环。本研究拟在此基础上对前期研究进行纵向深入拓展，综合采用多种分子肿瘤学研究技术，对PRR11与RNF41的相互作用及其对肺癌细胞STAT3通路的调控机制与临床意义进行深入解析，证实我们的学术猜想。该研究不仅对于丰富分子肿瘤学基础理论具有重要科学意义，而且对于探讨以PRR11为靶点的肺癌分子诊断与治疗也极具潜在应用价值。

PRR11是我们自主发现的一个新的癌相关基因，已证实其参与细胞周期调控和肺癌发生发展，部分成果已发表于IJBCB(IF4.2)和BBA-GRM(IF6.3)等杂志并就其在肺癌中的临床应用申报了国家发明专利。然而，PRR11调控肺癌恶性表型的详细分子行为机制仍不清楚。在本研究中，我们首先采用酵母双杂交技术筛选发现，PRR11与RNF41等多个重要蛋白存在相互作用。进一步的功能实验结果显示，PRR11和RNF41基因过表达可促进肺癌细胞STAT3通路激活和增殖迁移，而RNAi介导的PRR11基因沉默则可抑制肺癌细胞STAT3通路激活和增殖迁移，表明PRR11和RNF41均可调控肺癌细胞STAT3通路的激活和高增殖高迁移恶性细胞表型。鉴于我们前期曾已证实PRR11与其邻侧基因SKA2组成一个典型的“头对头”基因对，构成一个结构和功能独立的双向转录单元。因此我们进一步进行拓展研究，采用CRISPRi技术抑制整个PRR11-SKA2转录单元的表达，并联合干预PRR11和SKA2基因以及SKA2基因内含子区miR301和miR454的表达，结果表明，PRR11-SKA2转录单元及其组成基因不仅参与调控STAT3通路，而且参与调控AKT等重要信号通路和肺癌发生发展。最后，我们还进一步采用CoIP联合质谱技术筛选鉴定PRR11的相互作用蛋白，发现PRR11与Arp2/3等蛋白互作。进一步采用多种技术手段系统证实，PRR11通过结合并招募Arp2/3复合物，促进F-actin多聚化，从而破坏F-actin细胞骨架，导致核纤层组装异常、染色质重塑异常和基因表达失调，促进肿瘤发生。综上，本研究采用多种分子细胞生物学技术，对PRR11的相互作用蛋白进行了系统的筛选鉴定和功能分析，揭示了PRR11在STAT3、AKT等重要信号通路和肺癌发生发展中的重要作用。本研究不仅对于丰富分子肿瘤学基础理论具有重要科学意义，而且对于研发以PRR11为靶点的肺癌精准诊断与治疗策略也极具潜在应用价值。