G蛋白家族成员GNAS正向调控肝脏内IL-6炎症信号的作用与机制研究

Inflammatory cytokine IL-6 and its effector signaling play critical roles in the initiation and persistence of hepatic inflammation. Recently, the regulatory mechanism of IL-6 production and its effector signaling attracts much attention and has become an important scientific question in the field of hepatic inflammation. GNAS, α subunit of Gs protein, catalyzes adenylyl cyclase, promotes cAMP synthesis and takes part in the regulation of physiological and pathological processes, after being activated by G protein coupled receptor. Currently, there’s no report referring to the roles of GNAS in hepatic inflammation, especially IL-6 production and its effector signaling. Through iTRAQ analysis and microarray screening, we found that GNAS might be involved in hepatic inflammation by regulating IL-6 effector signaling. Also, we constructed hepatocyte-specific GNAS overexpression mice and found they obtained stronger hepatic inflammation by promoting IL-6/STAT3 signaling pathway activation. Hence, we aim to reveal the function of GNAS in the regulation of IL-6 effector signaling in hepatic inflammation, better understand the accurate regulatory network in liver chronic inflammation, and provide promising therapeutic strategy for preventing liver inflammation.

肝脏内炎症因子IL-6的表达及效应信号通路的活化是炎症反应启动和持续的关键因素，其表达与效应信号的分子调控机制研究近年来受到广泛关注，也是肝脏炎症研究领域的重要科学问题。GNAS是胞内G蛋白亚基，经G蛋白偶联受体活化后，催化腺苷酸环化酶合成cAMP，参与机体多种生理和病理过程的调控。但目前关于GNAS在炎症反应尤其是IL-6效应信号通路中的调控作用未知。课题组前期经芯片筛选发现GNAS可能参与炎症反应中IL-6效应信号的活化，随后在肝脏高表达GNAS小鼠体内亦证实其对IL-6效应信号STAT3磷酸化存在正向调控作用。据此，本工作拟从肝脏炎症反应的调控机制入手，研究GNAS对肝脏IL-6效应信号通路活化的调控作用和机制，以期为深入理解肝脏炎症反应的精准调控网络提供新的视角，也为肝脏炎症靶向干预治疗提供新的研究思路。

继发于炎症的肝细胞坏死及过度增殖的过程形成恶性循环，诱发了肝细胞向肝癌祖细胞（HcPCs）转变，进而诱导肝细胞癌（HCC）的发生，这一过程中IL-6的表达和IL-6/STAT3信号效应活化至关重要。通过蛋白定量检测我们发现，HcPCs中GNAS蛋白特异性高表达，而其在肝脏炎症和肿瘤发生中的作用尚无报道。应用DEN诱导小鼠自发肝癌模型，发现肝细胞特异高表达GNAS小鼠肝脏炎症损伤加剧且肝癌发生显著增加，这一过程不影响IL-6的表达水平但依赖于IL-6-STAT3效应信号的活化。机制研究进一步明确GNAS蛋白通过干扰SOCS3分子功能而促进IL-6-STAT3效应信号的活化，此过程非依赖于GNAS传统催化AC活性的酶功能。而肝脏细胞癌变过程中GNAS蛋白的表达增高而mRNA表达水平不变可能由肝脏细胞内miR-143的表达失调引起。本项目研究成果已整理完毕，完成英文科技论文的撰写，目前正在投稿中。本研究通过蛋白定量质谱分析获得了小鼠肝脏细胞早期癌变过程中表达失调的蛋白组，从中筛选到GNAS蛋白分子，研究发现其对肝脏损伤、炎症反应和肿瘤发生过程中IL-6-STAT3效应信号调控的新机制，丰富了对肝脏炎癌转化分子机制的认识，同时也为肝癌新型诊断和早期干预治疗方法的设计提供了新的思路，有望为临床肝脏肿瘤发生提出潜在预警指标。此外，我们发现miR-199a-3p通过靶向PDCD4抑制肝脏细胞的凋亡，从而缓解药物诱发的肝脏损伤，抑制DEN诱导的肝癌发生过程。本工作项目负责人周烨以共同第一作者于2020年发表于Oncogenesis (IF: 6.12)。本系列工作均由项目负责人周烨所承担的NSFC 81701566项目资助，并在所发表文章中明确标注本工作受NSFC 81701566项目资助。本系列工作目前培养博士研究生4名，硕士研究生1名，参加国际国内会议并作poster展板报告1次。