EpCAM通过去泛素化PRKAA2介导细胞自噬促进肺癌放疗抵抗

Radiotherapy is widely used for treating lung cancers in clinic, but radioresistance is increasingly recognized as a critical obstacle for therapeutic efficiency. Recently, we found that epithelial cell adhesion molecule (EpCAM) is abnormally elevated in radioresistant lung cancer cells. Through the analysis of GeneMANIA database and co-immunoprecipitation, it is revealed that EpCAM interacts with PRKAA2, the a2 subunit of adenosine 5’-monophosphate (AMP) -activated protein kinase (AMPK). Knock-down of EpCAM by siRNA significantly depresses the PRKAA2 deubiquitination, further to down-regulating its expression. In addition, we found high level of autophagy in radioresistant lung cancer cells, and EpCAM siRNA could obviously inhibit the cell autophagy. Based on the latest research progress and our new findings, we would like to clarity the importance of EpCAM-PRKAA2 axis and autophagy in radioresistant lung cancer cells, and construct the pathophysiological link between autophagy and radioresistance. Thus, this project will help us to deeply understand the crucial role of EpCAM-PRKAA2 axis and autophagy in radioresistance, and provide new evidences for developing novel targeting therapeutic strategy to the radiotherapy of lung cancer.

放疗作为肺癌患者的主要治疗方法，放疗抗性的出现是临床上亟待解决的重要问题。新近我们研究发现，在肺癌抵抗细胞系中EpCAM呈现异常高表达。生物信息学和免疫共沉淀技术显示EpCAM与PRKAA2存在相互作用，特异性干扰EpCAM的表达能显著抑制PRKAA2的去泛素化水平。此外我们初步证实EpCAM可诱导细胞自噬发生，进而促进肺癌放疗抵抗表型的形成。基于本领域的研究进展和我们的前期工作基础，本项目拟从细胞自噬的角度阐明EpCAM在肺癌放疗抵抗中的关键作用，以EpCAM-PRKAA2信号轴为切入点，深入探讨细胞自噬与肺癌放疗抵抗的关系，将有助于揭示肺癌放疗抵抗发生的分子机制，同时为肺癌放疗增敏剂的开发提供新的实验依据。

目的：放射治疗是非小细胞肺癌 （non-small cell cancer, NSCLC） 的标准治疗方法。然而，放疗抵抗是NSCLC患者治疗失败的主要原因之一。目前，靶向自噬在提高放疗敏感性中具有重要的潜在作用。而小凹蛋白（Caveolin-1）是原生质膜穴样内陷中用于稳定膜结构的主要支架蛋白，有研究表明Caveolin-1参与调控NSCLC的放疗抵抗，但其相关分子生物学机制尚未完全阐明。.结果：（1）利用TCGA数据库研究发现，在肺腺癌 （lung adenocarcinoma, LUAD）和肺鳞癌患者中，Caveolin-1高表达患者生存率均显著降低（p=0.027; p=0.017）。在LUAD III-IV期放疗患者中，Caveolin-1高表达患者的无复发生存期显著减少 （p=0.017）。.（2）体外实验表明，与NSCLC亲本细胞H358-P、A549-P相比，放疗抵抗细胞H358-IRR和A549-IRR细胞中Caveolin-1表达显著上调。在亲本细胞过表达Caveolin-1后， LC3 II、Beclin-1的表达增加。而在放疗抵抗细胞中敲低Caveolin-1后，LC3 II、Beclin-1的表达和自噬体的数目显著降低。此外，敲低Caveolin-1可显著抑制放疗抵抗细胞增殖，联合使用siRNA-Caveolin-1和放疗处理可显著抑制放疗抵抗细胞生存和克隆形成。.（3）在放疗抵抗细胞H358-IRR和A549-IRR敲低Caveolin-1后，利用PCR array筛选后发现，免疫相关GTPase家族M蛋白（Immunity-related GTPase family M protein, IRGM）在两株放疗抵抗细胞中均表达下调。在放疗抵抗细胞中敲低Caveolin-1并过表达IRGM后，LC3II、Beclin-1的蛋白表达以及自噬体形成的抑制作用被阻断。此外，在敲低Caveolin-1并过表达IRGM后，放疗抵抗细胞增殖抑制作用及siCaveolin-1的放疗增敏作用被阻断。.结论：Caveolin-1通过介导IRGM促进自噬，从而导致NSCLC放疗抵抗产生。Caveolin-1-IRGM通路可作为提高NSCLC放疗敏感性的潜在治疗靶点。