肝再生磷酸酶PRL-3促进Aurora-A激酶泛素化降解的机理及其在肿瘤进展中的作用研究

Phosphatase Regeneration Liver 3 (PRL-3) plays critical roles in promoting cancer cell migration, invasion, and metastasis. Aberrant expression of Aurora-A kinase is associated with centrosome amplification, multipolar mitose, chromosomal instability (CIN), and the development and progression of tumor. In previous studies, we found that PRL-3-induced centrosome amplification and CIN. We also noticed that PRL-3 could promote Aurora-A ubiquitination and 26S-proteasome-dependent degradation. Moreover, we demonstrated the interaction between endogenous PRL-3.and Aurora-A and importantly, centrosome and spindle-colocalization between PRL-3 and Aurora-A. In this project, we will explore the structural basis of the interaction between PRL-3 and Aurora-A. We will also find the key E3 ubiquitin ligase mediating PRL-3-promoted ubiquitination of Aurora-A and examine the mechanism underlying PRL-3’s impact on Aurora-A. Additionally, we will investigated the effects of PRL-3-promoted ubiquitination of Aurora-A on centrosome count, spindle structure, chromosomal segregation, mitosis, DNA damage signaling, and malignant phenotypes of tumor cells, including proliferation, migration, as well as xenograft growth and metastasis in nude mice. Furthermore, we will evaluate the expression levels of PRL-3, Aurora-A, and the key E3 ubiquitin ligase in different stages of tumor samples. The results of this project will uncover the mechanism of PRL-3-promoted ubiquitination of Aurora-A and its role in tumor progression.

肝再生磷酸酶3（PRL-3）能促进肿瘤侵袭转移，而极光激酶A（Aurora-A）的异常表达会导致中心体扩增、多极性有丝分裂和染色体不稳定，二者均与肿瘤发生发展密切相关。我们研究发现，PRL-3能促进中心体扩增和染色体不稳定，并能促进Aurora-A的泛素化修饰和降解，而内源性PRL-3和Aurora-A存在相互作用，提示PRL-3可能通过促进Aurora-A的泛素化降解，进而影响细胞有丝分裂及染色体稳定性。本项目拟深入探索PRL-3与Aurora-A相互作用关系的结构基础以及Aurora-A泛素化的调节机制，系统分析PRL-3促进Aurora-A泛素化降解对中心体数量、纺锤体结构、染色体分离、有丝分裂、DNA损伤等信号通路、肿瘤细胞增殖和运动能力的影响，从而阐明PRL-3促进Aurora-A泛素化降解在肿瘤进展中的作用。

肝再生磷酸酶3（PRL-3）在肿瘤细胞迁移、侵袭和转移过程中起重要的促进作用，极光激酶A（AURKA）的异常表达会导致有丝分裂紊乱和染色体不稳定，并密切参与众多种类肿瘤的发生和进展过程。我们在前期研究中，发现PRL-3促进中心体扩增和染色体不稳定（CIN），同时发现PRL-3促进AURKA的泛素化修饰和26S蛋白酶体依赖性降解。本项目以探索PRL-3促进AURKA泛素化降解的分子机理，阐明PRL-3促进AURKA泛素化降解在结肠癌进展中的作用为目的，开展了一系列的工作。根据实验进展中的有关结果，我们进行了一些拓展性研究。所取得的主要结果总结如下：.1）PRL-3过表达促进结肠癌细胞G2/M期阻滞、CIN、自我更新能力（干细胞特性）以及在裸鼠皮下成瘤的能力；2）PRL-3诱导的G2/M期阻滞与AURKA及多种细胞周期调控因子的低表达有关；3）PRL-3对G2/M期阻滞、CIN、干细胞特性以及裸鼠皮下成瘤能力的促进作用可被AURKA所阻断；4）对结肠癌临床样本的分析表明PRL-3阳性表达促进CIN及低生存期，但这些趋势可被AURKA阳性表达所逆转；5）PRL-3促进AURKA泛素化修饰及降解依赖于其磷酸酶活性；6）PRL-3与AURKA及APC/C泛素连接酶复合体主要辅助因子之一的FZR1在分裂间期和分裂期细胞均可结合；7）PRL-3通过促进FZR1脱磷酸及APC/C-FZR1复合体的形成以驱动AURKA降解，但PRL-3不能催化AURKA脱磷酸；8）FZR1具有的肿瘤抑制因子能力可被PRL-3所阻断；9）大样本数据库分析结果显示PRL-3及AURKA对结肠癌患者生存期的影响取决于FZR1的表达水平；10）离子辐射促进结肠癌细胞及结肠上皮细胞表达、分泌PRL-3；11）分泌型PRL-3促进在体内外均能促进结肠癌细胞侵袭和转移能力，但可被PRL-3单抗12G12所阻断；12）离子辐射促进结肠癌细胞侵袭，同样可被12G12所阻断；13）高尔基体蛋白TMED10参与促进离子辐射导致的PRL-3分泌以及结肠癌细胞侵袭。.上述研究工作阐明了PRL-3通过影响APC/C-FZR1复合体的活性从而调控AURKA稳定性的分子机制，并进一步揭示PRL-3通过多种信号途径以及相关的恶性表型的影响以推动结肠癌进展。本项目获得的新结果及工具也将为下一步的基础和转化研究奠定基础。