ATP6v1c1在破骨细胞相关疾病中的作用及分子机制

破骨细胞功能活跃在许多疾病中发挥重要作用，如骨质疏松症、风湿性关节炎和肿瘤骨转移。因此，研发临床上有效且副作用少的抗破骨细胞功能的药物至今仍是全世界科学家们普遍关注的焦点。申请者最近首次发现ATP6v1c1（C1）亚基是破骨细胞皱褶缘V-ATPase的必要组成成分，并可能在破骨细胞激活过程中参与调控密封区F-actin环的形成。本课题在已有研究的基础上，将通过重点研究C1在破骨细胞V-ATPase的可逆组装、解离中的调控作用及分子细节；C1参与调控密封区F-actin环形成中的信号分子；发现和分析新的与C1相互作用的蛋白分子在破骨细胞中的功能；以加深认识C1在破骨细胞骨吸收功能中的调控作用及机制。这将为C1作为治疗骨质疏松症、风湿性关节炎和肿瘤骨转移等与破骨细胞功能活跃相关疾病的药物靶点提供新的科学依据；而且可为与C1过表达相关的其它疾病的药物的疗效评价乃至新的药物设计与筛选提供客观指标。

ATP6v1c1（C1）过表达不能抵抗Src激酶抑制剂PP2对破骨细胞F-actin环的破坏作用。前人的研究提示，V-ATPase质子泵是治疗乳腺癌的靶标。然而，V-ATPase在乳腺癌中的确切作用和机制仍不清楚。最近研究发现，相比其它亚基，V-ATPase的调控亚基C1被报道在转移性的口腔鳞状癌细胞中高表达。我们采用慢病毒介导的RNA干扰的方法，敲低小鼠乳腺癌细胞系4T1中C1的表达，结果发现细胞在体外的生长，迁移和侵袭基质胶的能力明显被抑制。体内数据显示，C1敲低能显著抑制4T1乳腺癌生长，转移和转移性溶骨性骨质破坏（转移灶局部显示更少的破骨细胞数目）。进而，发现在原发性乳腺癌局部给予慢病毒Lenti-c1s3能有效抑制肿瘤生长并诱导肿瘤坏死。mTORC1激酶信号通路接受一些能量因素刺激调控细胞生长，其活性在肿瘤中异常激活。最近研究发现mTORC1受氨基酸刺激激活需要V-ATPase。我们观察发现，敲低C1表达能显著抑制4T1细胞在氨基酸刺激下mTORC1信号通路的激活。进而，在人的乳腺癌细胞系MCF-7、MDA-MB-231和MDA-MB-435s中敲低C1的表达，同样发现细胞的增殖和氨基酸刺激下mTORC1激酶信号通路的激活被显著抑制。然而，在正常细胞系C3H10T1/2中并未发现同样的现象。这些结果首次显示，C1促进乳腺癌生长和转移可能经由mTORC1信号通路。此外，研究还发现C1敲低的4T1细胞中，其F-actin细胞骨架失去正常的规则排列，这种现象同样出现在C1敲低的人乳腺癌细胞系MDA-MB-231 和 MDA-MB-435s中。此外，C1和F-actin在4T1细胞中存在共定位。这些结果提示，C1可能参与F-actin细胞骨架排列进而促进乳腺癌的转移。我们的研究首次揭示，除了作为V-ATPase的必需亚基，C1也参与mTORC1信号通路的激活和F-actin细胞骨架的排列以在乳腺癌生长、转移和转移性溶骨性骨质破坏中发挥重要作用。我们的研究发现可能提供了基于机制的预防和治疗乳腺癌转移和转移性溶骨性骨质破坏的新靶点和新方法。