RhoB的SUMO化修饰及其功能的研究

In contrast to its closely related family member RhoA that is frequently overexpressed in various human tumors, RhoB is a potent tumor suppressor and its level is found decreased in various types of human cancer. Our previous research showed that ubiquitination of RhoB is critical in controlling DNA damage-induced apoptosis. In our preliminary studies for this project, we found that in addition to its ubiquitination, RhoB could also be SUMOylated. SUMOylation affects the subcellular localization of RhoB and plays important role in RhoB-mediated cytoskeleton dynamics. Meanwhile, SUMOylation of RhoB also involves in regulating DNA damage-induced autophagy and apoptosis. In this project, we will further explore the cellular functions of RhoB SUMOylation, investigate the upstream signaling and underlying mechanisms for regulating RhoB SUMOylation, and elucidate how RhoB SUMOylation affects DNA damage-induced apoptosis. Moreover, we will examine the role of RhoB SUMOylation in tumorigenesis, which may provide us new insights into tumor development and potential strategy for cancer diagnosis and therapy.

RhoA和RhoB是Rho家族中同源性很高的两个家族成员，其中RhoA的表达水平在肿瘤组织中常常显著提高，而RhoB则是一个重要的抑癌因子，在癌组织中的表达通常被抑制。我们之前的研究结果表明RhoB的泛素化降解在DNA损伤诱导的细胞凋亡中起着重要的作用。在本项目的前期研究中，我们发现RhoB也能够被SUMO化修饰。SUMO化修饰会改变RhoB的亚细胞定位、影响其对细胞骨架的调控，同时也参与了DNA损伤诱导的细胞自噬和细胞凋亡的调控。在此基础上，我们将进一步揭示RhoB SUMO化修饰的细胞生物学功能，阐明调控RhoB SUMO化修饰的上游信号通路和分子机制，特别是DNA损伤通过调控RhoB的SUMO化修饰来影响细胞凋亡的分子机理。此外，我们也将考察RhoB的SUMO化与肿瘤发生发展的关系，为以RhoB为靶点进行癌症的诊断和治疗提供新的思路和实验依据。

自噬作为一个分解代谢过程，主要通过自噬小体与溶酶体的融合去降解胞内物质，聚集的蛋白以及细胞器。自噬反应在应答各种刺激时（如营养缺失，缺氧，离子辐射，抗癌药物等）能够快速地上调使细胞能够及时地获得能量与合成元件以应对各种压力。目前，主流的观点认为自噬地发生主要是促进细胞的存活，然而在一定地条件下，自噬也会导致细胞走向死亡，但是具体的机制仍然不清楚。RhoB是小G蛋白家族中的一员，参与到调节各种细胞生理过程，包括细胞骨架的重组，细胞迁移，蛋白转运以及炎症反应。许多研究已经证实RhoB作为一个抑癌因子在各种癌症中都呈现出低表达状态，同时在DNA损伤诱导的凋亡中RhoB作为重要的效应因子促进细胞凋亡的发生。但是目前为止对于RhoB的调节研究依然很少，且RhoB影响凋亡的具体机制也尚不清楚。在本论文中，我们在之前的研究基础上进一步发现在单链DNA损伤的情况下，激活的ATR/Chk1信号通路不仅会通过Chk1磷酸化Smurf1以增强Smurf1的自身泛素化降解，使得Smurf1的蛋白水平下调，从而导致RhoB的蛋白水平上调，还会磷酸化修饰RhoB，使其从细胞膜进入细胞质，并与SUMO化的E3连接酶PIAS1结合，进而被SUMO化修饰。SUMO化修饰的RhoB会与TSC2结合，将TSC复合物带到溶酶体，从而抑制mTORC1的活性，启动细胞自噬。我们的研究为进一步阐明RhoB在DNA损伤情况下调控细胞生物学活性和功能的分子机制提供了新的思路。