SKA2抑制肺癌细胞PDSS2-CoQ10合成通路的分子机制与临床意义研究

We have previously found that SKA2 is significantly overexpressed and plays important roles in lung cancer development (published in BBA-GRM, 2015, IF:6.3). However, the molecular mechanism remains unknown. Our recent preliminary experiments demonstrated that SKA2 represses the expression of PDSS2, and additionally, PDSS2 and SKA2 expression values have prognostic value in lung cancer patients. Notably, the expression level of PDSS2 is down-regulated in lung cancer patients. As well as we known, PDSS2 has been demonstrated to be a key enzyme in the biosynthetic pathway of CoQ10, and previous studies reported that the level of CoQ10 was reduced in cancers. And we also found that SKA2 represses the biosynthesis of CoQ10 in lung cancer cells. Based on those results, we thus propose a novel hypothesis, i.e. “SKA2 inhibits CoQ10 biosynthesis through repressing PDSS2 expression in lung cancer”. In the present study, we plan to utilize various molecular techniques to prove the hypothesis, i.e., to investigate the effects of SKA2-PDSS2-CoQ10 pathway on remodeling of various biological behaviours of lung cancer cells, clarify the underlying molecular mechanism and relavent clinical diagnostic significance, and evaluate the potential therapeutic value of CoQ10 for lung cancer treatment. This study has both scientific significance and potential application value, i.e., not only contributing to the basic theory of molecular oncology, but also promoting the potential application of SKA2-targeted diagnosis and therapy in lung cancer.

我们前期发现：SKA2在肺癌中的表达显著上调，并参与肺癌发生发展（BBA-GRM，IF:6.3)，但具体机制仍不清楚。我们预实验发现：SKA2抑制PDSS2表达，且两者在肺癌中的表达与预后密切相关；PDSS2在肺癌中的表达降低，PDSS2是参与线粒体呼吸链关键组分泛醌（CoQ）合成的关键酶，文献报道在多种癌症中CoQ10的含量降低；并且还发现SKA2抑制CoQ10合成。由此我们提出学术假说：SKA2抑制PDSS2-CoQ10合成通路，进而促进肺癌发生发展。本项目拟在前期基础上，进一步证实SKA2-PDSS2-CoQ10通路，进而阐明其对肺癌细胞生物学行为的调控效应与临床意义，从而证实本项目学术假说，并评价CoQ10作为传统药物用于肺癌靶向治疗的潜在价值。本研究不仅对于加深肺癌发病机制理解具有重要科学意义，而且对于探讨基于SKA2为靶点的肺癌精准诊断与靶向治疗也极具潜在应用价值。

本项目是在课题组前期研究基础上开展的，肺癌是世界范围内最常见的恶性肿瘤之一，其发病率及病死率均居恶性肿瘤前列，在我国，也有统计数据显示肺癌死亡率位居恶性肿瘤首位，是严重威胁人类健康的重大疾病，因此开展肺癌发生机制的研究对于开发肺癌诊断标志物和治疗靶点非常有用。课题组之前发现癌基因SKA2促进肺癌的增值和迁移能力，本项目的目标是研究SKA2促进肺癌发生发展的机制。通过本项目研究证实SKA2抑制PDSS2基因的表达，通过过表达SKA2后PDSS2的表达量降低，反之亦然。同时还发现SKA2可以抑制PDSS2启动子的活性，确认SKA2抑制PDSS2的表达。PDSS2是辅酶Q10合成的限速酶，同时也发现SKA2抑制辅酶Q10在线粒体中发挥功能需要的蛋白质CoQ10B的表达量。在SKA2过表达的肺癌细胞中补充PDSS2可以消除SKA2促进肺癌增值和迁移的恶性表型，而补充PDSS2突变体却不能挽救SKA2促进的肺癌细胞的恶性表型。证明SKA2通过抑制PDSS2的表达进而促进肺癌细胞的增值和迁移。不过遗憾的是补充CoQ10不影响肺癌细胞的增值和迁移能力，说明SKA2抑制PDSS2但是不依赖于PDSS2酶活性，可能是依赖于PDSS2其他的现在还没有发现的功能，值得继续探索PDSS2的功能。另外，我们还发现PDSS2除了被SKA2抑制之外，还可以被转录因子SP1抑制，并且SP1是直接结合PDSS2的启动子上进行抑制。同时还发现SP1转录因子是维持PDSS2组成性表达的重要转录因子。虽然CoQ10对肺癌细胞的表型没有影响，但是我们发现CoQ10可以抑制结直肠癌细胞的迁移能力，通过RNA-sequence技术检测了CoQ10处理结直肠癌细胞后的基因表达变化，可以进一步探索为什么CoQ10可以抑制结直肠癌细胞的迁移。