CBG肿瘤发生发展中关键蛋白的功能与调控

项目名称：肿瘤发生发展中关键蛋白的功能与调控首席科学家：肖智雄四川大学

起止年限：2012.1至2016.8

依托部门：教育部四川省科技厅

一、关键科学问题及研究内容

本项目拟解决的关键科学问题是：原癌蛋白和抑癌蛋白通路相互作用和信号网络互动调控肿瘤发生发展的分子机制。恶性肿瘤作为细胞生长的疾病，与细胞生长、凋亡、细胞周期、肿瘤细胞迁移和侵袭等最基本的生命过程紧密相关。因此，以原癌-抑癌蛋白信号网络互动为主要切入点，发现及鉴定重要蛋白的关键新靶点及信号通路新调控机制，深入探讨原癌-抑癌蛋白信号网络信号通路的动态变化，阐明其在肿瘤发生发展过程中的关键作用，是本课题拟解决的关键科学问题。

本项目将以原癌蛋白（EGFR，Ras/Rho家族，PI3K）、抑癌蛋白(p53家族、BRCA1、PTEN)以及PI3K/Akt、MAPK、GSK3b等关键信号通路为出发点，研究这些原癌蛋白-抑癌蛋白的关键上游新调控因子、下游关键新靶点及其信号网络互动在肿瘤细胞生长、凋亡、细胞周期、细胞迁移、侵袭过程以及免疫球蛋白受体从免疫防御向EMT恶性转化转变中的功能和分子调控机制。本项目的实施不仅能够完善基本生命科学理论与细胞癌变理论体系，而且为肿瘤诊断治疗提供理论指导意义和潜在的药物新靶点，并对小分子干扰和药物筛选提供新的思路和方法。

围绕上述科学问题，我们将利用细胞生物学、分子生物学、生物物理学、遗传学、系统生物学及蛋白组学等交叉科学技术方法，发挥多学科团队作战的优势，结合动物肿瘤模型以及临床标本，阐明原癌-抑癌蛋白网络互动及其调控在肿瘤细胞生长、细胞周期、EMT、细胞迁移及侵袭过程中的作用。主要研究内容包括：

1．解析原癌蛋白Ras/Rho家族上游调控新蛋白和下游作用新靶点在肿瘤细胞迁移的分子作用机制

1）深入阐明Gankyrin等关键调控蛋白以及Hippo/MST1-YAP2信号转导通路在肿瘤迁移过程中的作用。

2）鉴定恶性肿瘤迁移过程中关键调节重要信号通路中的蛋白质复合体。发现新的信号通路调控分子并揭示其作用机制。

3）解析Gankyrin、Hippo/MST1-YAP2蛋白质结构及其相关调控蛋白的溶液结构，研究蛋白的相互作用机制，揭示其功能的结构基础。

4）研究PIK3CA对p63的功能调控，解析PIK3CA突变体蛋白调控p63蛋白表达的分子机制，阐明PI3K通路与p63调控细胞迁移和侵袭的功能相关性。

5）应用常见肿瘤标本，对Gankyrin、Hippo/MST1-YAP2、TAp63和ΔNp63基因等的表达进行定性、定量和定位分析，揭示其在肿瘤中表达的动态时空关系。

2．阐明抑癌蛋白p53家族的下游关键新靶点以及上游调控新蛋白对肿瘤发生发展的分子调控机制

1）研究p53下游新靶点Killin对S期监控点的调控，阐明Killin抑制DNA合成、激活CHK1/2的分子途径及凋亡机理，确定Killin/N8-50多肽与DNA结合前后的结构。

2）解析p53选择性调控的分子机制，从KRAB锌指蛋白家族中筛选p53调控分子，确定其调控的细胞学效应。

3）解析SIRT1-p53复合体的晶体结构。

4）阐明p63-CD82通路调控细胞迁移和侵袭的机理，研究p63调控MAPK的机

制，阐明p63-MAPK通路与细胞迁移和侵袭的相关性。

3．揭示细胞周期中关键蛋白调控有丝分裂和染色体稳定性及在肿瘤发生发展中的功能和调控

1）建立微管动态不稳定性的检测分析体系，阐明微管相关蛋白(e.g. PRC1)对微管动态不稳定性的直接调控机制。

2）揭示微管相关蛋白(PRC1，Nlp)及其磷酸化修饰对有丝分裂的调控机制。

3）应用动物模型并结合人类肿瘤标本检测，明确微管相关蛋白(PRC1，Nlp)及其磷酸化修饰与恶性肿瘤发生发展及转移的关系。

4）解析微管相关蛋白(PRC1，Nlp及其截短体)的三维结构。

4．探究p53、RTK及免疫球蛋白受体三者之间动态调控机制在pIgR诱导EMT 恶性转化中的影响

选择有深厚研究背景的、与EMT恶性转化密切相关的pIgR为主攻研究对象，以免疫球蛋白转运调控与恶性转化调控系统为核心研究内容，构建工程细胞株、工程动物模型等研究系统，探究pIgR EMT恶性转化的分子机制，重点从免疫防御向免疫背叛转变的分子开关以及受体酪氨酸激酶家族和p53对其调控机制两个研究视角出发，研究pIgR功能逆转的动态调控机制，阐明p53、RTK及免疫球蛋白受体三者之间动态调控机制，剖析EMT恶性转化调控网络的关键节点分子；在此基础上，引入“基因敲除”与“化学干预”平行研究策略，利用国家化合物库，筛选发现小分子调控探针，从外源性干预角度入手，佐证内源性调控的本质。

四个子课题研究内容相互关联，从点到面，将深入探讨原癌-抑癌蛋白信号网络

互动在肿瘤发生发展过程中的重要作用和分子机制。

二、预期目标

本课题总体目标是以恶性肿瘤细胞为研究对象，深入探讨原癌蛋白-抑癌蛋白通路相互作用和信号网络互动在细胞生长、凋亡、细胞周期和肿瘤细胞迁移等最基本生命过程中的功能和调控，发现和鉴定肿瘤发生发展中新的关键调控蛋白。我们的研究将进一步完善现有生命科学基础理论以及细胞癌变理论体系，同时以这些信号通路网络和重要蛋白质的分子作用机制为突破点，为癌症治疗提供新策略和新靶点。力求在肿瘤发生发展领域中取得原创性、前瞻性、突破性研究进展，提升我国癌症研究水平，保持国际先进行列。

本项目的五年预期目标：

1．建立一系列适合于肿瘤生长凋亡、迁移和侵袭研究的抑癌蛋白相互作用研究体系，筛选、发现和鉴定一批选择性p53家族上游调控蛋白、全新性下游作用靶点及其相互作用，阐明p53-p63信号网络在肿瘤细胞迁移和侵袭中的作用机制。

2．建立一系列适合肿瘤迁移和侵袭研究的原癌蛋白通路的研究体系，揭示恶性肿瘤迁移过程中GTPase Ras/Rho家族蛋白的关键重要信号通路及网络互动的功能特点。

3．研究细胞周期调控关键蛋白对有丝分裂调控的分子作用机制，揭示该类蛋白及其网络互动在恶性肿瘤发生发展过程中的关键作用。

4．明确免疫球蛋白受体pIgR在EMT恶性转化中的重要作用，揭示免疫球蛋白受体pIgR诱导EMT恶性转化的分子机制。