核糖核苷酸还原酶催化亚基RRM1的非酶功能在结直肠癌发生发展中的作用和机制研究

Regulation of intracellular deoxynucleoside triphosphate (dNTP) pool is critical to cancer pathogenesis and its targeted therapy. Ribonucleotide reductase (RR) is a multimeric enzyme catalyzing the conversion of ribonucleoside diphosphates to deoxyribonucleoside diphosphates in the de novo metabolic pathway of endogenous nucleotides, which are essential for DNA replication and repair. Recently, we demonstrated that RRM1 can promote PTEN transactivation, thereby regulating the downstream molecular AKT/FAK and E-cadherin pathways to inhibit the migration and invasion of colorectal cancer (CRC) cells, beyond its RR activity. However, the non-enzymatic action of RRM1 in CRC development have vaguely understood. The molecular mechanism of abnormal expression of RRM1 in CRC through RR enzymatic action or non-enzymatic action has not been elucidated. Based on these previous studies, we sought to indentify the RRM1-interacting proteins in CRC, especially the important factors for signal transduction or transcriptional regulation, exploring its regulation to expression of RRM1 protein, cell malignant transformation and interaction with important tumor pathways, in order to clarify the non-enzymatic action of RRM1 in CRC development and provide new methods and ideas for tumor therapy.

细胞dNTP失调与肿瘤发病机制及靶向治疗密切相关。核糖核苷酸还原酶（RR）的经典酶功能是将NDP还原为dNDP，为DNA复制和损伤修复提供原料。新近，申请人所在团队证实RR催化亚基RRM1具非酶功能，可转录激活PTEN，抑制下游AKT/FAK信号通路，并通过PTEN依赖途径调控E-cadherin表达，最终抑制结直肠癌细胞的迁移和侵袭。然而RRM1的非酶功能在肿瘤发生发展中的作用还所知甚少，肿瘤中异常表达的RRM1通过RR酶功能或非酶功能调控结直肠癌恶性进程的分子机制尚未阐明。本项目拟进一步应用质谱相关技术筛选结直肠癌中非酶功能依赖的RRM1相互作用蛋白，针对其中与信号通路、转录调控等相关的重要因子，通过免疫共沉淀等技术，探索其对RRM1蛋白表达、细胞恶性转化的影响以及与肿瘤重要通路的交互作用，以期阐明RRM1的非酶功能在结直肠癌发生发展中的作用和分子机制，为肿瘤治疗提供新的方法和思路。

细胞dNTP失调与肿瘤发病机制及靶向治疗密切相关。核糖核苷酸还原酶（RR）的经典酶功能是将NDP还原为dNDP，为DNA复制和损伤修复提供原料。泛肿瘤表达谱分析显示，RRM2在大多数肿瘤中异常高表达，然而其在肿瘤包括结直肠癌中高表达的具体调控机制尚不清楚。本研究（1）通过肿瘤大数据库和临床样本分析发现RRM2在结直肠癌中高表达。通过筛查4个结直肠癌队列中与RRM2 mRNA表达相关的所有转录因子，转录因子MYBL2在增殖细胞中广泛表达，对于调节增殖和分化至关重要，并且在促进细胞周期进程中具有重要作用。在结直肠癌中，与正常组织相比，MYBL2在腺瘤和癌组织中的mRNA表达水平上调。同时，MYBL2和RRM2的mRNA表达相关性在腺瘤和癌组织中较正常组织显著增加。（2）在结直肠癌细胞中，MYBL2促进肿瘤细胞的增殖、DNA合成和细胞周期进展的效应依赖于RRM2。（3）在结直肠癌细胞中，MYBL2通过直接结合在RRM2的启动子区激活其在S期中后期的转录，同时该转录激活作用依赖于MuvB复合物组分RBBP4、LIN9和可能的新组分TAF15（4）在结直肠癌细胞中敲低MYBL2合并WEE1抑制性药物MK-1775处理，能够显著降低RRM2的表达水平，抑制细胞增殖并促进细胞周期阻滞和细胞凋亡；同时，裸鼠移植瘤实验表明敲低MYBL2合并MK-1775处理能显著增强对移植瘤生长的抑制作用。表明抑制RRM2转录同时合并促进RRM2降解可能是一种除了抑制RR酶活性之外的抗肿瘤治疗新策略。