EGFR和AMPK信号通路介导的多梳蛋白BMI-1表达调控在泡球蚴生长发育中的作用机制

The totipotent and proliferative cells, the germinative cells, are fundamental underpinnings of the larval growth and development of Echinococcus multilocularis. In our previous study, we found that the homologue of BMI-1 in E. chinococcus, EmBMI-1, is actively expressed in germinative cells, and that specific depletion or inhibition of the proliferation of germinative cells and parasite’s growth was companied with significantly downregulated EmBMI-1. We also found that the EGFR and AMPK signaling pathways may be involved in controlling EmBMI-1 expression. In this project, we will study: 1. the role of EmBMI-1 in regulating germinative cells; 2. the influence of the EGFR and AMPK signaling pathways on the expression of EmBMI-1; 3. the molecular mechanisms of EmBMI-1 in regulating the behaviors of germinative cells and larval development of E. chinococcus; 4. the impacts of relevant molecules on the parasite’s development in vivo using the animal model. This study will help us to reveal the mechanisms regulating the larval growth and development of E. multilocularis, and to discover new drug targets for alveolar echinococcosis.

具有无限增殖能力和分化潜能的生发细胞是泡球蚴生长发育的重要基础。我们研究发现：泡球蚴多梳蛋白EmBMI-1在生发细胞中高表达，特异消除或抑制生发细胞增殖均伴随EmBMI-1显著下调，泡球蚴生长发育受阻；泡球蚴内EGFR和AMPK信号通路可能参与调控EmBMI-1表达。推测EmBMI-1是生发细胞的重要调控分子，其表达受EGFR和AMPK信号通路调控，继而影响生发细胞功能和泡球蚴生长发育。本项目为验证假说，拟开展：1.阐明EmBMI-1在生发细胞功能调控和泡球蚴生长发育中的作用；2.阐明EGFR和AMPK信号通路对EmBMI-1的调控作用；3.阐明EGFR和AMPK信号通路调控EmBMI-1表达，继而影响生发细胞和泡球蚴生长发育的作用机制；4.动物实验探索相关分子对宿主体内泡球蚴生长发育的影响，寻找泡球蚴病候选药物靶点。本项目从全新角度研究泡球蚴生长发育的机制，也有助发现泡球蚴病新药物靶点。

具有增殖能力和分化潜能的生发细胞是泡球蚴在宿主体内生长发育的重要基础。然而目前对生发细胞的功能调控机制仍了解甚少。.BMI-1是构成多梳转录阻遏复合体PRC1的核心成员，通过组蛋白H2A的单泛素化介导基因沉默，在肿瘤干细胞和多种成体干细胞的功能调控中发挥重要作用，但低等无脊椎动物体内是否存在PRC1机制尚未有定论。本项目中我们发现泡球蚴存在BMI-1同源分子EmBMI-1，并鉴定出PRC1中另一个关键组分EmRING1B。我们的研究表明，EmBMI-1本身不具备E3连接酶活性，但可以通过与EmRING1B结合形成异源二聚体，增强EmRINGB的E3复合物自身稳定性和对组蛋白H2A的泛素化修饰能力，从而可能增强转录阻遏复合物功能。同时我们发现EmBMI-1在泡球蚴生发细胞中高表达，小分子抑制剂PTC-028可抑制EmBMI-1功能，引起生发细胞G2/M期阻抑，诱导生发细胞凋亡，影响生发细胞维持，进而抑制泡球蚴的生长发育。泡球蚴体内的EGFR/ERK和AMPK信号途径影响EmBMI-1的表达，但这种影响短时效应不显著，并不影响下游转录因子E2F和p53的表达，也不影响生发细胞增殖和增殖标记分子的表达水平；而长时抑制EGFR或激活AMPK途径则会显著抑制EmBMI-1的转录水平，引起泡球蚴生发细胞凋亡，提示相关信号途径对EmBMI-1的表达调控并不影响泡球蚴生发细胞增殖，而是参与生发细胞的维持。动物实验结果表明，EGFR小分子抑制剂BIBW2992具有较好的体内杀虫抑虫效应。BMI-1抑制剂PTC-028虽在体外可抑制泡球蚴生长发育，也能一定程度降低小鼠体内虫荷，但与对照组相比无统计学显著差异。今后可进一步优化给药策略并结合联合用药，明确PTC-028治疗泡球蚴病的潜能。 .本项目从表观遗传调控角度入手，研究了BMI-1在生发细胞维持和泡球蚴生长发育中的作用机制及其表达调控的分子机理。项目研究结果有助于阐明PRC1复合体在低等无脊椎动物中的演化和作用，有助于深入理解生发细胞的功能调控机制和泡球蚴生长发育的机理。这些病原生物学基础研究亦为今后泡球蚴病新型药物的研发提供了新思路。