APC-Cdh1通过泛素化降解NEDD4L调控血管新生的机制研究

Angiogenesis is closely related to numerous diseases such as tumor, diabetes and atherosclerosis. E3 ubiquitin ligase NEDD4L mediates angiogenesis by promoting its substrates for ubiquitination and turnover. However, the molecular mechanisms of how NEDD4L stability is regulated has not been well understood. Our preliminary data show that Cdh1, the coactivator of E3 ubiquitin ligase APC/C, interacts with NEDD4L; depletion of endogenous Cdh1 increases NEDD4L protein expression and promotes endothelial cell proliferation. Our new finding led us to hypothesize that APC-Cdh1 regulates angiogenesis through targeting NEDD4L for ubiquitination and subsequent degradation. Three specific aims are proposed to test our hypothesis: (1) to study the molecular mechanisms of NEDD4L ubiquitination by APC-Cdh1; (2) to examine the regulation of endothelial cells proliferation, migration and angiogenesis by Cdh1-NEDD4L cascade in vitro; (3) to difine the pathophysiogical role of Cdh1-mediated angiogenesis in vivo. Results from this study will understand the ubiquitination mechanism of NEDD4L, and provide new strategy for treating angiogenesis related diseases.

血管新生与肿瘤、糖尿病和动脉粥样硬化等多种疾病密切相关。E3泛素连接酶NEDD4L通过其底物影响血管新生，但NEDD4L上游因子调控其体内稳态的相关分子机制尚不清楚。预实验发现：E3泛素连接酶APC/C的共激活子Cdh1与NEDD4L存在相互作用，沉默Cdh1可上调NEDD4L的蛋白表达并促进内皮细胞增殖。我们推测：APC-Cdh1复合体通过泛素化修饰NEDD4L参与血管新生的调控。本研究拟（1）采用RNA干扰、免疫共沉淀、基因定点突变等方法，探讨APC-Cdh1泛素化修饰NEDD4L的分子调控机制；（2）使用流式细胞仪和内皮细胞成管等技术，分析Cdh1-NEDD4L泛素化修饰系统对内皮细胞增殖、迁移及血管新生的调控作用；（3）利用Cdh1内皮特异性敲除小鼠研究Cdh1通过NEDD4L对血管新生的影响。本研究将阐明NEDD4L泛素化修饰的分子机制并为血管新生相关疾病的防治策略提供新的思路。

泛素-蛋白酶体系统因其种类繁杂、底物多样，在各种生理学和病理生理学过程中起着极为重要的作用。其中，E3泛素连接酶募集E2和特异性的底物形成蛋白复合物, 在整个泛素化的过程中起着最关键的作用，它的失调与多种疾病密切相关，包括：动脉粥样硬化、二型糖尿病、高血压、动脉瘤和多种癌症。我们的研究以E3泛素连接酶为核心，希望为动脉粥样硬化及糖尿病寻找到新的药物靶点并提供相应的实验论据。我们发现：.1. 血小板内皮细胞黏附因子PECAM-1在湍流引起的内皮细胞炎症中起重要作用。然而，调控PECAM-1蛋白稳态的分子机制仍不清楚。本研究证明了PECAM-1是E3泛素连接酶APC/Cdh1的一种新底物。此外，我们发现湍流能够降低Cdh1的蛋白水平，从而减弱PECAM-1的泛素化，导致PECAM-1的蛋白水平上调，引起内皮细胞炎症。因此，我们的研究揭示了血流剪切力通过APC/Cdh1依赖的泛素化修饰来调控PECAM-1降解，从而调控内皮稳态这一新机制，为动脉粥样硬化等代谢性心血管疾病的治疗提供了新的理论基础和思路。.2. 神经前体细胞表达发育下调蛋白4（NEDD4）在调控胰岛素和自噬等多种信号转导途径中发挥着重要作用。然而，NEDD4基因转录调控的分子机制尚未完全阐明。我们发现过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）是NEDD4基因的上游转录因子。并且PPARγ的激动剂可通过NEDD4增加葡萄糖摄取及诱导自噬升高。我们的结果表明PPARγ通过NEDD4介导的自噬机制在葡萄糖代谢和蛋白质稳态的调节中起重要作用，NEDD4可能是治疗二型糖尿病的一个新的药物靶点。.项目资助期间，课题组共发表SCI论文5篇，并培养了3名博士研究生和5名硕士研究生，及1名博士后出站和2名青年教师。课题组顺利完成了所有预定的研究计划。