内质网应激关键蛋白GRP78调控内质网自噬介导肝细胞癌凋亡抵抗的机制研究

Cancer cells will survive under various stress status through initiating protective autophagy, which is one of the common factors impairing the anti-cancer therapy. Currently, great progress had been made in the non-selective autophagy, but less in the selective autophagy of the endoplasmic reticulum (ER-phagy). Our previous research revealed that GRP78, under the status of endoplasmic reticulum stress (ER-stress), not only activated non-selective autophagy in HCC cells, but also ER-phagy. Latest researches in Nature reported that: FAM134B, a specific ER-phagy receptor, had been proved to be a potential target for ER-phagy regulation. These findings were similar to our results: GRP78 was able to regulate ER-phagy through influencing FAM134B expression levels. Simultaneously, we also found that mTOR may be a key part in such regulation axis. Further, our study tends to figure out the explicit mechanisms of GRP78-FAM134B axis both in vitro and in vivo. We will focus on the exact role of mTOR and explore other candidate targets, such as UBC (derived from protein-protein interaction analysis). Altogether, our work may be conducive to the clarification of GRP78-FAM134B-mediated anti-apoptotic effect, providing promising targets in HCC and empirical evidences for precision medicine.

肿瘤细胞在各种应激条件下产生的保护性自噬是导致肿瘤治疗效果不佳的重要因素之一。目前，关于非选择性自噬的研究取得了较大的进展，而有关选择性之内质网自噬的研究进展有限。我们前期研究中发现：GRP78在内质网应激条件下不但能够激活肝细胞癌的非选择性自噬，同时还能够激活内质网自噬。Nature最新研究显示内质网自噬特异性受体蛋白FAM134B是调控内质网自噬的潜在靶点，与我们前期研究中发现的GRP78可以通过FAM134B调控内质网自噬的现象相似，同时我们发现mTOR参与了此调控过程。本研究将通过体内体外实验深入研究GRP78-FAM134B轴的精确调控机制，探讨mTOR及我们通过蛋白互作网络预测的UBC蛋白与该调控轴的作用关系及机制，同时探索其他潜在的靶蛋白。为揭示GRP78-FAM134B轴在肝细胞癌中介导的内质网自噬对抗凋亡的机制，并为肝细胞癌潜在的调控靶点及精准治疗提供理论依据。

针对肝细胞癌患者，延长生存时间和提高生活质量的核心在于个体化综合治疗，但肿瘤治疗抵抗是其阿喀琉斯之踵。近年对肝癌多种调节性细胞死亡(RCD)的认识逐渐拓宽和加深，靶向策略也发生了深刻的变化，其中与本课题组研究方向密切相关的变化有两处：1.肝癌细胞的RCD研究从以往单纯针对凋亡或自噬的研究转变为更加注重不同RCD之间交互作用的研究路线；2.肝癌一线靶向治疗药物索拉非尼并非以细胞凋亡作为其主要作用机制，而是以诱导细胞铁死亡为主。面对研究趋势的变化，我们也对原研究方案做出了部分积极调整，以FAM134B介导的内质网自噬对肝癌细胞RCD的影响及确切分子机制为研究主线，将研究重点落脚于铁死亡、选择性自噬以及二者之间的交互作用。本课题取得的主要研究成果有：1.FAM134B介导的ER-phagy对肝癌细胞在内质网应激条件下的存活是一种重要的保护机制。通过体外及体内实验，我们发现无论是饥饿条件还是索拉非尼或衣霉素处理肝癌细胞之后，FAM134B均出现明显的下降，在索拉非尼作用下内质网的锚定蛋白Trap-α及REEP5亦发生明显的降解，而在靶向FAM134B之后，肝癌细胞的凋亡率及铁死亡水平均出现明显上升；特别是在铁死亡领域，内质网自噬对铁死亡的调控效应被我们团队首次报道，值得注意的是，这一结果与其他类型选择性自噬对铁死亡的影响截然相反，充分揭示出自噬与铁死亡交互作用的复杂性。2.我们对FAM134B上游同样进行了深入探索，生物信息学分析联合实验验证发现RBP PABPC1能够有效结合FAM134B的mRNA并促进其翻译；同时，原定研究方案中所提及的内质网应激关键蛋白GRP78来源的环状RNA cGRP78则可通过RBP HuR间接调控FAM134B的表达。上述研究成果中所提出的RBP或circRNA-FAM134B-ER-phagy-铁死亡通路为肝癌精准靶向治疗提供了进一步的理论依据。