促癌蛋白FBXO28在肝癌细胞内的降解调控机制及其功能研究

Liver cancer is one of the most common and deadly human malignancies, which requires further exploration and validation of the novel molecular targets urgently. FBXO28, a substrate-recognized subunit of SCF E3 ubiquitin ligase is over-expressed in liver cancer; while down-regulating its expression notably suppresses the malignant phenotypes of liver cancer cells, suggesting that FBXO28 is a novel onco-protein. However, the mechanisms of FBXO28 over-expression and its cancer-promotion remain unexplored. Our previous study found that inactivating Cullin-RING E3 ubiquitin ligase (CRL) causes FBXO28 accumulation and degradation blockage, indicating this protein as a new CRL substrate, and dysregulation of CRL may lead to FBXO28 accumulation and then promote the tumorigenesis and progression of liver cancer. To test this hypothesis, we plan to carry out intensive studies in the project to elucidate the degradation mechanism of FBXO28 regulated by CRL and the mechanism of FBXO28 over-expression in liver cancer. Furthermore, we will evaluate the effects of abnormal expression of FBXO28 on malignant phenotypes of liver cancer cells and the feasibility of anticancer therapy through targeting FBXO28. The success of this project will identify FBXO28 as a novel anticancer target and provide a solid scientific basis for the discovery of FBXO28-targeting drugs.

肝癌严重危害人类健康，迫切需要深入阐明其发生机理并探索新的治疗靶点。SCF E3泛素连接酶复合物的底物识别亚基FBXO28在肝癌内高表达，而下调FBXO28表达显著抑制肝癌细胞恶性表型，提示FBXO28是一个新的促癌蛋白和潜在抗肿瘤靶点。但是，FBXO28在肝癌内高表达及其促癌机制尚未阐明。我们发现，灭活Cullin-RING E3泛素连接酶（CRL）可导致FBXO28蛋白发生积聚和降解受阻，提示FBXO28是一个新的CRL底物，而CRL功能失调可能导致FBXO28在肝癌内发生积聚并促进肿瘤发生发展。本项目旨在检验该假说，阐明CRL调控FBXO28降解的机制和FBXO28在肝癌内高表达的机理，进而评价FBXO28表达异常对肝癌细胞恶性表型的影响和靶向FBXO28抗肿瘤治疗的可行性。项目的成功完成有助于鉴定FBXO28为新的抗肿瘤分子靶点，为针对FBXO28分子靶向药物的研发提供科学依据。

CRL泛素连接酶是细胞内最大的多亚基泛素连接酶家族，调控约20%经过泛素-蛋白酶体系统介导的底物的降解。SCF泛素连接酶是最早发现的一个CRL亚家族，其中，F-box蛋白作为SCF泛素连接酶的底物识别亚基发挥作用。迄今已鉴定了70多种F-box蛋白，广为人知的有促癌蛋白Skp2和抑癌蛋白Fbw7。研究表明，Skp2在多种肿瘤中高表达，通过降解多种抑癌蛋白，促进肿瘤发生发展。因此，靶向具备促癌作用的F-box蛋白能够作为新的抗癌治疗手段。然而，除了Skp2和Fbw7这两个明星成员之外，F-box家族其他成员是如何受到调控及其在肿瘤发生发展中的功能，却尚未充分阐明。.我们通过蛋白质组学高通量手段发现MLN4924处理会诱导FBXO28的蛋白水平上调，提示FBXO28是潜在的CRL泛素连接酶的底物。此外，我们以肝癌为模型，系统筛选维持肝癌细胞恶性表型所必需的F-box蛋白，发现下调FBXO28可以显著抑制肝癌细胞增殖、迁移等恶性表型。有报道称FBXO28可以通过促进Myc泛素化修饰而增强Myc转录活性，促进肿瘤发生发展。这些发现表明，FBXO28可能是一个新的促癌蛋白和潜在的抗肿瘤分子靶点。因此，我们开展研究探索FBXO28是如何受到泛素化调控及其对肝癌细胞增殖的影响。研究发现：（1）MLN4924处理会诱导FBXO28蛋白积聚，提示FBXO28是潜在的CRL泛素连接酶的底物；（2）MLN4924和MG132处理能够显著延长FBXO28半衰期，表明，FBXO28的蛋白降解受泛素-蛋白酶体途径调控；（3）FBXO28通过泛素化修饰调控其蛋白降解，MLN4924处理抑制FBXO28的泛素化修饰；（4）SCF泛素连接酶调控FBXO28蛋白降解；（5）FBXO28受到自身泛素化及自降解调控；（6）FBXO28在肝癌组织中高表达，能够促进肝癌细胞体外增殖和迁移能力。.综上所述，FBXO28是SCF泛素连接酶的新底物，且FBXO28能够通过自泛素化修饰调控自身降解。这种自泛素化和自降解可能是F-box蛋白家族维持细胞内蛋白量稳态的重要调控手段，以此来维持受SCF泛素化调控的多种底物蛋白的稳定性及其生物学功能。而FBXO28在肝癌中可能受到异常调控，因此自降解受阻，进而表达上调，促进肝癌细胞的恶性增殖。本研究为深入了解FBXO28的精细调控及其促癌功能奠定了扎实的科学基础。