PERK介导的内质网应激偶联自噬反应的新机制及其在拮抗促细胞凋亡效应中的保护性作用研究

Endoplasmic reticulum (ER) stress coupling autophagy is one the most important protective mechanism for cells to relieve ER stress and resist injury. In our recent study, we found that PERK, one of the ER sensor proteins, exerted a pro-survival role in arsenite-induced apoptotic responses by inducing cytoprotective autophagy. Most importantly, PERK promoted autophagy independent of its classical downstream effector, eIF2α, ATF4 and mTOR, indicating that novel mechanisms involving in the regulation of PERK on autophagy are waiting to be identified. Further investigation disclosed that PERK induced autophagy by interacting and activating p53 and therefore constituted the novel cytoprotective “PERK-p53-autophagy” signaling axis. In addition, identification of PERK-interacting proteins in the arsenite responses provided new clues to discover the potential regulators for this novel PERK-dependent axis. Therefore, disclosing the signaling events involving in controlling the activation and regulation of "PERK-p53-autophagy" pathway and their contribution to the proapoptotic effects induced by arsneite as well as other cytotoxic reagents is expected to reveal new mechanism for ER stress integrating autophagy via p53. Furthermore, these studies are also important to extend our knowledge on the new functions of PERK and the new mechanism for p53 in regulating autophagy under ER stress conditions.

内质网(ER)应激偶联自噬是细胞缓解ER应激压力、抵抗应激损伤的重要诱导性保护机制 。申请人发现：ER应激感应蛋白PERK能够在砷化物诱导的细胞凋亡反应中促发拮抗凋亡的保护性自噬反应。PERK执行以上功能与目前已知的PERK下游自噬调节因子(eIF2α、ATF4、mTOR)的诱导活化状态无关，提示PERK在砷化物诱导的自噬反应调控中具有未被揭示的崭新机制。进一步的深入探究不仅发现了PERK通过结合并激活p53进而诱发自噬的全新信号通路；而且筛选出了可能在“PERK-p53-自噬”信号传递反应中发挥潜在调控作用的新型PERK结合因子。因此，研究“PERK-p53-自噬”信号轴的信号传递机制、调控机制及其在砷化物等细胞毒性化学刺激剂诱导细胞凋亡反应中的贡献及意义，有望揭示以p53为链接点的ER应激偶联自噬反应的新机制，并将在PERK的新功能机制探索及p53的自噬反应调控新模式研究中取得新发现。

内质网（ER）应激偶联自噬是细胞缓解ER应激压力、抵抗应激损伤的重要诱导性保护机制。申请人在前期发现中发现：砷化物诱导肿瘤细胞凋亡反应过程中存在有ER应激感应蛋白PERK通过激活p53进而诱发的保护性自噬反应。因此我们在本项目中对这条全新的“PERK-p53-自噬”信号轴的信号传递机制、调控机制及其在砷化物等肿瘤抑制剂诱导细胞凋亡反应中的贡献及意义进行了详细分析。结果发现：PERK为新型p53蛋白激酶，它既能够在体外独立激活p53，同时也能够在体内结合并催化p53在Ser15位点发生诱导性磷酸化修饰反应，进而诱导自噬反应特异性靶基因DRAM1表达并引发拮抗细胞凋亡的保护性效应。该效应与PERK在活化过程中的入核反应相关，提示这可能是不依赖于内质网的PERK新功能。在PERK诱导活化反应调节因子筛选中，我们先后发现了以往长期以来被认为是p53靶基因的ISG20L1以及PI-3K调节亚基p85a为新型PERK激酶调节因子，它们可通过结合PERK进而调节PERK-p53-DRAM1-自噬信号途径活化。上述结果不仅在多种砷化物敏感的肿瘤细胞中保守存在，而且也在介导除砷化物以外的多种肿瘤抑制药物诱导的细胞凋亡反应中广泛发挥功能。本项目研究结果揭示了以p53为链接点的ER应激偶联自噬反应新机制，为PERK激酶的新功能机制和新调控机制研究提供了新发现，同时也为p53信号网络研究增添了崭新内容。另外，由于肿瘤抑制药物诱导的细胞凋亡反应中经常伴随有拮抗细胞凋亡的保护性自噬反应，因此拮抗这种保护性自噬反应是提升肿瘤细胞药物反应敏感性的重要途径。本项目研究结果提示：靶向抑制PERK-p53-DRAM1-自噬信号途径活化或阻断PERK激酶与其上游调节因子（如ISG20L1、p85a）的结合反应在增强肿瘤抑制药物反应性中具有参考价值。