NEDP1调节Cyclin D1的类泛素化修饰及结直肠癌的发生的研究

Cyclin D1 plays a vital role in cell cycle progression and is overexpressed in many human cancers, including colorectal cancer (CRC). Chromosomal translocation or amplification of the cyclin D1 gene induces mRNA level increase,which accounts for some cases of tumor-specific cyclin D1 overexpression. But for more than forty percent of colorectal cancer with high cyclinD1 protein level, the mechanism underlying is a mystery, as cyclin D1 mRNA level is not high. Here we found that neddylation of cyclin D1 is dramatically upregulated in this subgroup of colorectal cancer and is responsible for its upregulation. Importantly, we identified NEDP1, a highly conserved cysteine protease is downregulated in colorectal cancer and correlated with increased cyclin D1 levels and cancer progression. To further examine the role of NEDP1 in Colorectal Cancer Oncogenesis, we propose the following Specific Aims: Aim 1. Investigate how NEDP1 regulates Cyclin D1 Nedyylation and stability. Aim 2. Based on nedp1-/-mouse model, investigate if NEDP1 links Cyclin D1 deneddylation to colorectal cancer oncogenesis. Aim 3. Investigate if inhibition of Cyclin D1 neddylation could contribute to colon cancer therapy. These studies will reveal a novel role of NEDP1 in cell cycle control and cell growth. Furthermore, the planned translational studies will define whether Cyclin D1 neddylation inhibition is a good strategy for some colon cancer treatment.

原癌基因Cyclin D1是一个重要的细胞周期调控因子，其高表达与结直肠癌的发生、发展及预后密切相关。肿瘤组织Cyclin D1的高表达多因染色体的易位或Cyclin D1基因扩增造成的，但在结直肠癌中部分是由Cyclin D1翻译后修饰异常造成其稳定性的改变，具体调控机制仍不完全清楚。我们前期研究发现NEDP1能与Cyclin D1相互作用并且去Neddylation修饰Cyclin D1，影响细胞周期及增值。我们将深入研究：1）NEDP1介导的Cyclin D1去Neddylation修饰在细胞周期调控和增值中的功能及调控机制；2）用动物模型研究NEDP1在结直肠癌发生发展中的作用；3)靶向Cyclin D1 Neddylation对于治疗结直肠癌的可行性的前期基础研究。本研究将拓展我们对Neddylation修饰在细胞周期调控中功能的新认识，并可能为结直肠癌的诊断和治疗提供新的靶标。

细胞周期蛋白D1在癌症细胞周期进展中起着至关重要的作用，研究已发现其在许多人类肿瘤中过度表达，包括结直肠癌。染色体易位或细胞周期蛋白D1基因扩增导致mRNA水平增加，可以解释某些肿瘤特异性细胞周期蛋白D2过度表达的情况。我们通过分析150名结直肠癌（CRC）患者癌及癌旁组织中的Cyclin D1蛋白和mRNA水平，发现约42%的肿瘤组织中Cyclin D1蛋白水平表达上调；而在这些Cyclin D1蛋白高表达的样本中，只有57%显示出mRNA水平也是上调的，其余43%的样本与正常组织相比其mRNA水平没有明显差异，进一步研究发现Cyclin D1的neddylation修饰在这个结直肠癌亚组中显著上调。本项目围绕 NEDP1 调节 Cyclin D1 蛋白水平的具体作用机制及其在结直肠癌发生中的生物学功能，具体包括：1）通过对NEDP1 调控 Cyclin D1 Neddylation 修饰及蛋白质稳定性的分子机制研究，我们发现发现NEDD8-特异性蛋白酶NEDP1与Cyclin D1存在相互作用，NEDP1可以下调Cyclin D1的蛋白稳定性，且此调节依赖于NEDP1的激酶活性。首次发现NEDD8-特异性蛋白酶NEDP1是通过介导Neddylation修饰而负调节Cyclin D1的蛋白泛素化修饰水平。2）通过NEDP1 对 Cyclin D1 调控的细胞生物学效应研究，首次发现NEDD8-特异性蛋白酶NEDP1在调节结直肠癌细胞周期蛋白D1水平中的关键作用，且NEDP1通过下调Cyclin D1蛋白水平影响结直肠癌肿瘤细胞周期G1/S期的迁移和结直肠癌肿瘤细胞的增殖。3）通过NEDP1 介导的 Cyclin D1 去 Neddylation 修饰在肿瘤发生发展中的作用研究：我们首次发现人结直肠癌肿瘤样本中NEDP1的表达与患者生存率之间呈正相关。最近的研究表明，名为MLN4924的NAE抑制剂（Nedd8激活酶）已被证明可以抑制人类肿瘤的生长，并正在进行II期临床试验；NEDP1-Cyclin D1在结直肠癌发生发展中存在重要作用，NEDP1可作为治疗结直肠癌的潜在靶点，为结直肠癌患者的个体化治疗提供了新的思路。