DDX39B通过调控PKM2介导能量代谢促进结直肠癌生长转移的机制研究

Colorectal cancer (CRC) is one of the most common malignancies causing global public health burden. Altered energy metabolism, one of the hallmarks of tumor cells, plays a critical role in the progression and metastasis of CRC, but the mechanismsare not fully understood. In our previous study, we found increased expression of DDX39B in CRC tissues compared with adjacent noncancerous mucosa. Moreover, stronger DDX39B staining was observed in CRC liver metastasis tissues compared with primary CRC tissues. Up-regulated DDX39B significantly promoted the growth and metastasis of CRC cells. We demonstrated that DDX39B directly interacted with PKM2, resulting in increased the stability and nuclear translocation of PKM2 protein, subsequently augmenting the transcription of PKM2 target genes and leading to increased glucose uptake, lactate and ATP productions in CRC cells. In the present project, we aim to further uncover the role in the growth, metastasis and energy metabolism of CRC, and investigate the molecular mechanism underlying DDX39B-regulated PKM2 functions in the growth and metastasis of CRC. We also will evaluate the pathological correlations of DDX39B/PKM2 axis with progression and prognosis of CRC patients. Our study will highlights the significance of DDX39B/PKM2 axis in the progression and metastasis of CRC, and clarify DDX39B/PKM2 axis as a predictor of prognosis in CRC patients and a potential therapeutic target for CRC.

结直肠癌是常见的恶性肿瘤之一，能量代谢异常在结直肠癌发生发展中发挥重要作用，但其分子机制仍有待进一步阐明。我们前期研究发现DDX39B在结直肠癌组织中表达显著高于癌旁正常组织，并且在结直肠癌肝转移灶组织中的表达相对于原发灶组织显著上调，过表达DDX39B能够促进结直肠癌细胞生长和转移；我们还发现DDX39B与PKM2直接结合并增强PKM2蛋白的稳定性，促进PKM2核内转运，增强结直肠癌细胞对葡萄糖的摄取、乳酸和ATP的产生以及PKM2下游靶基因的转录。本项目拟在前期工作基础上，利用多种细胞和动物模型，明确DDX39B在结直肠癌细胞生长转移和能量代谢中的作用，阐明DDX39B通过促进PKM2蛋白稳定性、核内转运等方式调控PKM2功能改变细胞能量代谢进而促进结直肠癌细胞生长转移的分子机制，并结合临床样本明确DDX39B/PKM2信号轴作为结直肠癌预后标志物和治疗靶标的潜在临床应用价值。

代谢重编程在肿瘤发生发展过程中发挥重要作用，是肿瘤细胞一大显著特征。本项目研究发现DEAD盒RNA解旋酶成员39B（DDX39B）在结直肠癌（CRC）组织中表达上调，肝转移灶中进一步升高，DDX39B增强CRC细胞的糖酵解代谢，促进肿瘤增殖、迁移、侵袭与转移。我们从临床信息、细胞与动物模型、分子信号转导多角度多层次地开展了深入研究：证实了转录因子Sp1结合DDX39B启动子（−1059/−926）并促进其转录；发现DDX39B与丙酮酸激酶M2型（PKM2）存在直接相互作用，且DDX39B R319是结合关键氨基酸；DDX39B通过与E3泛素连接酶（STUB1）竞争性结合PKM2，抑制PKM2泛素化，增加PKM2表达；明确了DDX39B通过不依赖于ERK1/2磷酸化的方式促进PKM2入核，增强PKM2与核输入蛋白importin α5间的结合；阐明了DDX39B通过增强PKM2入核及其核内蛋白激酶与共转录因子功能，上调有氧糖酵解代谢，最终促进CRC细胞生长转移；明确了CRC临床样本中DDX39B与PKM2表达正相关，DDX39B表达上调是CRC患者不良预后的独立危险因素。此外，我们发现DDX39B在肝癌中亦表达上调，DDX39B可增强肝癌细胞脂质合成代谢与肿瘤生长转移；证实了DDX39B可与肝癌细胞内固醇调节元件结合蛋白 1（SREBP1）发生相互作用，并抑制SREBP1蛋白泛素化降解；DDX39B上调SREBP1下游脂质合成相关基因转录，增强肝癌细胞内脂质合成代谢。本项目研究阐明了驱动肿瘤细胞代谢重编程的新机制，明确了DDX39B在肿瘤发生发展中的新功能。综合本项目研究结果，我们认为以DDX39B为中心的上下游调控网络驱动肿瘤细胞代谢适应性改变，以促进其增殖及转移过程。我们提出，对于DDX39B高表达癌症患者，常规药物治疗同时靶向降低DDX39B表达或功能抑制，可逆转肿瘤细胞代谢灵活性，抑制耐药、转移等恶性演进过程。在本项目支持下，国际知名期刊发表论著6篇。培养硕士研究生6名，博士研究生3名，在站博士后1名。