孤儿受体TR3/Nur77在细胞自噬中的作用和信号转导通路

Autophagy, a lysosome-dependent subcelluar degradation process, plays important roles in waste removal, energy providing and intracellular environment maintaining. Orphan nuclear receptor TR3/Nur77 is a member of the steroid/thyroid receptor family. As a transcription factor, TR3/Nur77 induces the expression of many growth-related genes through targeting to the response elements on their promoter. In addition, upon certain apoptotic stimuli, TR3/Nur77 translocates from the nucleus to the mitochondria, and initiates cell apoptosis. However, no physiological ligand for TR3 has yet been identified, which blocks our deeply study on physiological functions of TR3/Nur77. We have focused on the biological functions of TR3/Nur77 for several years, and identified Csn-B, the first agonist of TR3/Nur77. Recently, we found some Csn-B analogues can induce TR3/Nur77 mitochondrial targeting, consequently inhibit the growth of tumor cells through autophagy pathway. However, how TR3 involves in the regulation of autophagic cell death in tumors and its regulatory signaling pathways are still unknown. In this project, we will: 1) explore the functional mechanism of TR3/Nur77 in autophagy and related regulatory pathways; 2) identify novel proteins involved in autophagy through analysis of proteomics using unique model of compounds; 3) analyze the structure-activity relationship of compounds that inhibit tumor growth via autophagy pathway. We believe that our study will not only reveal a novel function of TR3 on autophagic cell death, but also provide a new strategy and a unique lead compound for tumor therapy.

自噬是溶酶体依赖的亚细胞降解途径，在清除废物、提供能量以及维持细胞内环境稳定中起重要作用。核孤儿受体TR3/Nur77可作为转录因子结合到DNA应答元件激活下游靶基因转录；还可在凋亡剂刺激下转运到线粒体诱导肿瘤细胞凋亡。TR3/Nur77的体内配体尚未发现，这极大限制了对其生理功能的深入研究。我们多年来致力于TR3/Nur77新功能的研究，并发现了首个TR3/Nur77激动剂。最近，我们发现一类化合物能够诱导TR3/Nur77的线粒体转运，并通过自噬途径抑制肿瘤细胞生长。但其诱导自噬的分子机制和生理意义仍有待于研究。为此，本课题拟：1）通过作用机理和信号通路研究，阐明TR3/Nur77诱导细胞自噬的功能作用。2）利用化合物诱导自噬的独特模型，通过蛋白质组学分析，发现参与自噬调控的新蛋白，开展相关的机制和通路研究。3）分析化合物通过自噬抑制肿瘤生长的构效关系，为临床治疗提供重要的先导化合物。

经过五年的研究，取得以下成果：. 一、我们发现核受体TR3与以其为靶点的化合物THPN结合后，能够诱导黑色素瘤细胞自噬性死亡。这一自噬级联反应包括:TR3通过与线粒体外膜蛋白Nix相互作用转运至线粒体，然后通过Tom40/Tom70孔道进入线粒体内膜，与通透性转运孔复合物ANT1结合导致线粒体膜电位下降。该研究阐明了TR3通过线粒体信号通路参与自噬性细胞死亡诱导的新机制，从而提供了一种治疗黑色素瘤的新方法 (Nature Chemical Biology, 2014, IF=15.066)。. 二、我们发现核受体TR3介导的自噬可通过抑制Akt 2活性而使其他对THPN不敏感的肿瘤细胞发生自噬性死亡。通过优化THPN结构，我们获得了更为高效的抗肿瘤化合物。该研究阐明了一种更广泛地诱导自噬性细胞死亡治疗癌症的新策略 (Chemistry & Biology (现更名为Cell Chemical Biology), 2015, IF=6.743).. 三、我们发现FliI通过阻断p62对LC3的识别而抑制选择性自噬的新通路。Akt磷酸化增强FliI功能，而Ulk1磷酸化则阻断FliI的功能。在自发乳腺癌的PyVT小鼠中杂合敲除FliI可促进聚集体的选择性清除，降低活性氧及氧化蛋白水平，最终延缓乳腺癌进程。该工作表明FliI作为一种选择性自噬中的检控点蛋白在FliI与p62-募集底物互作中发挥作用(已投稿Cancer Research, 正在评审)。. 四、我们发现一种新的诱导黑色素瘤焦亡而非自噬性死亡的新通路。在FeSO4/CCCP处理下，我们观察到线粒体聚集、细胞色素C释放以及Caspase-9/Caspase-3激活。活化的Caspase-3进一步剪切GSDME，导致LDH释放。这一发现意义重大，为治疗黑色素瘤提出了新的思路和策略(文章正在撰写)。. 五、我们发现Nur77(即TR3)敲除使小鼠能量消耗降低和血脂升高，引起肥胖。在下丘脑中，Nur77通过招募p300和解离HDAC1促进STAT3乙酰化，提高STAT3转录活性来调节下游基因表达。该研究为Nur77作为正调控因子参与leptin驱动的抵抗肥胖从而调控代谢开辟了新的思路 (Diabetes, 2013, IF=8.684)。. 我们还获批中国发明专利一件。与其他前期成果一起申请一项省自然科学奖，正在评审。