KLF5表达下调导致Beclin-1表达增加和细胞自噬增强—前列腺癌抗药新机制

Most prostate cancer patients become resistant to drugs soon after the application of them, which is an important reason of the poor prognosis. We found that knockdown of KLF5, which is frequently deleted in human prostate cancer, enhanced dug resistance of prostate cancer cells, and this enhancement is dependent on the increase of cell autophagy. Moreover, KLF5 regulated the expression of Beclin-1, a key molecule in autophagy pathway. Thus, we hypothesized that KLF5 suppresses cell autophagy and drug resistance through inhibiting the expression of Beclin-1 in prostate cancer. In addition, as a target gene of AR, KLF5 may mediate the suppressing function of AR on autophagy. In the present study, we will detect whether KLF5 inhibit Beclin-1 transcription through binding its promoter by ChIP assay and other experiments. Moreover, we will identify whether KLF5 decreases drug resistance of prostate cancer cells via suppressing autophagy and whether KLF5 and Beclin-1 play important roles in the increase of cell autophagy and drug resistance induced by AR suppression in prostate cancer cells and xenografts in nude mice. This project will identify the mechanism of why KLF5 deletion and down-regulation lead to increase of cell autophagy and drug resistance, and provide pre-clinical evidence and new targets for the utilization of multiple targeting strategy to improve the treatment of prostate cancer.

多数前列腺癌患者在使用药物后不久即发生抵抗，是治疗效果不佳的重要原因。我们前期研究在人前列腺癌频繁缺失的KLF5基因的功能，发现其表达敲低后细胞抗药性的增加依赖于自噬增强，并且它能调控自噬关键调控基因Beclin-1表达；因此假设在前列腺癌中KLF5通过抑制Beclin-1表达减少细胞自噬，进而降低细胞药物抵抗。另外，KLF5作为AR靶基因，还可能介导AR对细胞自噬的抑制。本课题拟通过染色质免疫共沉淀等方法检测KLF5是否与Beclin-1启动子结合抑制其转录；在细胞与裸鼠移植瘤模型中验明KLF5是否通过自噬抑制前列腺癌细胞药物抵抗、确定KLF5与Beclin-1是否在AR活性受抑制引起的细胞自噬增加与药物抵抗增强过程中发挥重要作用。本课题有望明确KLF5在前列腺癌中表达下调导致细胞自噬增加和药物抵抗增强的新分子机制，为采用多靶点化疗策略改善前列腺癌治疗效果提供理论依据和新分子靶点。

前列腺癌是西方发病率最高的恶性肿瘤之一，在中国的发病率也在逐年上升。前列腺癌在初期治疗后大多数进展为去势抵抗型前列腺癌（CRPC）。CRPC预后较差，临床治疗药物少，而且易发生药物抵抗；另一方面，肿瘤转移是CRPC患者死亡的重要原因。KLF5基因在人前列腺癌频繁缺失，在前列腺癌进展中的作用尚不清楚。我们通过公共数据库分析、免疫组化等方法，确定前列腺癌组织中KLF5的mRNA、蛋白水平表达，随着前列腺癌进展降低；并且KLF5基因在前列腺癌组织，尤其在转移灶中频繁缺失；KLF5在前列腺癌组织中的下调与患者的不良预后相关。而且，我们还通过一系列体外和体内实验证明KLF5下调导致前列腺癌细胞对多西他赛治疗抵抗及肿瘤侵袭转移能力增加。机制研究发现KLF5与HDAC3相互作用并共同结合到Beclin-1启动子抑制其表达，从而抑制细胞自噬；而且KLF5与HDAC1相互作用并结合到IGF-1启动子区域抑制其表达，进而抑制STAT3磷酸化与细胞侵袭能力。这些结果表明KLF5作为与“CA-box”和“GC-rich”序列结合的转录因子，可能作为先导分子，通过蛋白相互作用将表观遗传学修饰酶招募到靶基因启动子区域调控基因表达。另外，自噬是细胞应对代谢、毒物甚至感染性应激的适应性生理过程，对细胞生长调控和维持细胞内部稳态平衡很重要；我们发现KLF5通过抑制Beclin-1表达抑制细胞自噬，暗示KLF5在自噬参与的重要生理过程中发挥重要作用，这一点之前尚无报道。总之，本课题的结果表明KLF5基因在前列腺癌中发挥抑癌作用，其下调促进肿瘤进展、转移及治疗抵抗，这些发现对前列腺癌的预后判断、精准治疗有一定的实用价值和科学意义；另一方面，我们的发现对于进一步理解KLF5调控基因表达、影响肿瘤进展的分子机制有重要科学意义，而且为未来探索KLF5基因与自噬相关的生理功能与作用提供了实验依据。