G 蛋白偶联受体激酶 4 介导的细胞衰老信号通路研究

Cellular senescence is closely associated with a numerous of physiological and pathological events such as individual ageing, premature failure in organ function, cancer, etc.. Exploring for molecular mechanisms in cellular senescence signaling has been hot area of life science. We have recently found that overexpression of GRK4 significantly inhibits cell proliferation, accompanied by typical senescent phenotype changes, cell cycle arrest and abnormal expression of a number of senescence-associated genes. The mechanism underlying needs to be clarified..In this proposal, we will focus on: (1) integrative functional annotation analysis of transcriptome and proteome differential profiling based on an established GRK4-inducible cellular senescence model; (2) validating of the differential expressed genes/proteins; (3) screening and identifying of the direct molecule(s) GRK4-targeting and key signaling molecules in its related main pathways; and (4) a suggested model of GRK4-mediated cellular senescence pathway..This proposed study will be the first to reveal a GRK4-induced cellular senescence and the mechanism of signaling network, which will provide new insights into understanding of the mechanism on cell aging as well as the effort of looking for new cellular senescence biomarkers.

细胞衰老与个体衰老、器官功能早衰、细胞癌变等生理与病理现象密切相关，探讨细胞衰老调控的分子机制是当前生命科学领域的重大课题。我们最近发现，G 蛋白偶联受体激酶（GRK）4 过表达显著抑制细胞增殖，细胞呈衰老表型改变、伴随一系列细胞周期调控和衰老相关基因表达异常，其机理亟待阐明。.本项目拟在前期工作的基础上，（1）采用GRK4诱导细胞衰老的模型构建整体转录组和蛋白质组表达谱；（2）对差异表达基因/蛋白质进行功能注释分析和生物学验证；（3）鉴定GRK4介导细胞衰老的直接下游靶分子及其关联通路的主要关键分子；（4）提出GRK4介导的细胞衰老信号通路的理论模型。.本项目将首次揭示GRK4诱导细胞衰老的现象及其网络调控机制，为寻找新的细胞衰老生物标志物、阐明细胞衰老机理的研究提供新的理论依据。

G蛋白偶联受体激酶（GRKs）通过磷酸化配体激活的G蛋白偶联受体（GPCRs）、非GPCR或非受体底物参与十分广泛的生理活动。迄今为止，在哺乳动物中发现7个GRK成员，GRK4是其中了解最少的GRK家族成员，GRK4与细胞生长信号转导调控的研究成果十分有限。我们前期研究发现，GRK4过表达显著抑制HEK293细胞增殖，细胞呈衰老样表型，伴随一系列细胞周期调控和衰老相关基因表达异常，其机理亟待阐明。本项目工作包括：（1）首先，按照既定工作方案对GRK4抑制多种细胞增殖/诱导细胞衰老表型功能进行了验证。然后，通过构建和解析GRK4过表达细胞转录组和蛋白质组表达谱数据，获得一批量差异表达的mRNA、转录调控分子及98个差异表达（39个上调，59个下调）蛋白质。在对差异基因/蛋白质进行功能注释和聚类分析、验证的基础上，着重鉴定了一个GRK4 表达调控的mRNA-miRNA-lncRNA互作网络和一条通过CALM1介导的POLR2B/POLR2A/CDK2&CDK6信号转导通路，为进一步揭示GRK4介导细胞衰老的信号调控网络、寻找新的细胞衰老生物标志物和调控分子靶点研究提供了新信息。（2）进一步发现GRK4过表达显著抑制多种肿瘤细胞增殖、诱导细胞G0/G1期周期阻滞和细胞衰老表型；GRK4能够以p53非依赖信号通路抑制人骨肉瘤U2OS和Saos-2细胞生长，这一生物学作用与其激酶活性无关；临床样本研究发现，肿瘤GRK4水平与肝癌患者肿瘤大小（T分期）、淋巴结转移、以及总TNM分期负相关，肿瘤GRK4高表达可能是提示肝癌患者预后较好的标记物。总体上，我们完成了既定研究任务和目标，而且在课题深度有突破、研究领域有新拓展。GRK4能够重新激活肿瘤细胞的衰老信号，其潜在的抗肿瘤作用及其机制，值得深入研究。