核糖体蛋白RPS27L失活诱导细胞自噬的分子机制及其在肿瘤发生中的功能研究

Accumulating studies have demonstrated that abnormal extra-ribosomal functions of ribosomal proteins (RPs) play important roles in tumorigenesis. However, whether and how RPs regulate autophagy as one of their extra-ribosomal functions, and how this regulation is associated with tumorigenesis are totally unknown. Ribosomal protein S27-like (RPS27L) is a novel physiological p53 regulator and significantly inhibits tumorigenesis, as demonstrated by our recent Rps27l-knockout mouse model. Our preliminary data indicate that RPS27L inactivation significantly induces autophagy, whereas RPS27L expression is significantly lower in human breast cancer tissues than in normal breast tissues. These data suggest that autophagy is subjected to RPS27L regulation and this regulation could play important roles in tumorigenesis. The objectives of this application are to use cell biology, conditional knockout and transgenic mouse breast cancer model, and breast cancer tissue samples from patients to fully elucidate 1) whether and how RPS27L inactivation regulates cell autophagy; 2) whether and how RPS27L regulates tumorigenesis via modulating autophagy. Our study will explain mechanistically why RPS27L expression is often associated with the survival of cancer patients, thus providing a rationale in future development of RPS27L as a prognosis biomarker or a promising anti-cancer target.

越来越多的研究表明核糖体蛋白的核糖体外功能异常与肿瘤发生密切相关，但是核糖体蛋白是否具有调节细胞自噬这一核糖体外功能，以及能否通过调节细胞自噬从而参与肿瘤发生过程还完全不清楚。核糖体蛋白RPS27L是我们最近用基因敲除鼠研究发现的一个新的p53生理调节物，而且它具有明显的抑制体内肿瘤发生的功能。我们的预实验表明RPS27L失活能显著诱导细胞自噬，且RPS27L在乳腺癌组织中的表达明显低于正常组织，提示RPS27L调节的自噬可能在乳腺癌的发生发展中起重要作用。因此，本项目将结合细胞生物学、条件基因敲除和转基因小鼠乳腺癌模型以及乳腺癌临床组织样品来阐明RPS27L失活诱导细胞自噬的分子机理和RPS27L失活诱导细胞自噬在肿瘤发生发展中的作用，从机理上解释多种癌症中RPS27L水平高低与病人生存期之间的相关性，为今后实现以RPS27L作为一个肿瘤预后分子标记或抗肿瘤药物靶点提供理论依据。

核糖体蛋白PRS27L是目前已知的唯一一个受p53直接转录调控的核糖体蛋白，其对核糖体的蛋白质翻译功能的执行并不是必须的，但是RPS27L基因敲除小鼠的出生后致死证明RPS27L的生理功能对个体存活和发育是必须的，且敲除RPS27L能促进小鼠体内淋巴瘤的发生。因此，RPS27L具有调控正常发育和肿瘤发生的核糖体外功能。本项目围绕核糖体蛋白PRS27L在自噬调控和乳腺癌发生发展中的作用，利用乳腺癌细胞、小鼠乳腺癌模型和乳腺癌临床组织样品，取得了如下进展：1）RPS27L敲降能显著促进乳腺癌细胞发生自噬和抑制乳腺癌细胞的生长，而敲降RPS27L的家族蛋白RPS27不会引起乳腺癌细胞发生自噬；2）RPS27L敲降能直接抑制自噬发生的关键抑制物mTORC1的活性，而对mTORC2的活性没有影响；3）RPS27L敲除也能抑制MEF细胞内mTORC1的活性和诱导MEF细胞自噬；4）敲降RPS27L通过促进β-TrCP蛋白降解，导致DEPTOR蛋白半衰期延长，促使DEPTOR积累，从而抑制mTORC1的活性，引起自噬的发生；5）同时敲降DEPTOR能抑制RPS27L敲降引起的自噬；6）抑制RPS27L敲降引起的自噬能促进乳腺癌细胞发生凋亡；7）RPS27L敲降能促进FA信号通路关键蛋白经自噬-溶酶体途径降解，从而抑制DNA修复，增加细胞对DNA损伤诱导剂的敏感性；8）RPS27L敲除能促进小鼠乳腺癌的发展；9）RPS27L的mRNA和蛋白水平在临床乳腺癌样本中均显著下调。总之，本项目阐明了核糖体蛋白RPS27L在调节mTOR信号通路、自噬发生、基因组稳定性、乳腺癌发展等方面的重要作用及机制，为认识核糖体蛋白表达异常在乳腺癌发生发展中的作用提供了理论证据。