PIG3通过促进p53蛋白质稳定性调节肿瘤细胞凋亡的机制研究

Apoptosis is the process of programmed cell death (PCD), and insufficient amount apoptosis results in uncontrolled cell proliferation, such as cancer. The tumor suppressor p53 limits cellular proliferation by inducing cell cycle arrest and apoptosis in response to cellular stresses; however p53 is a short-lived protein that is maintained at low levels in normal cells. Tight regulation of p53 level is critical for cell growth and development. In our previous study, we found that p53-inducible gene 3(PIG3 ), which is one of downstream protein of p53, promotes the expression of p53 protein, extends the half-life of p53 protein and inhibits the ubiquitination of p53 protein; and PIG3 is binding with p53 and MDM2 respectively; We also found that knock down of PIG3 reduces apoptosis rate in cancer cells, furthermore the expression of PIG3 protein decreased in human lung carcinoma compared with normal tissue. Taken together, we hypothesized that interaction of PIG3 and p53 inhibits p53 apoptotic functions through proteasome-dependent degradation. Therefore, we will prove the universality of the regulation of p53 protein stability by PIG3 in the in vivo and in vitro ubiquitination assay, explore the mechanism of this regulation by the GST- pull down and co-immunoprecipitation, validate PIG3 regulating p53-dependent tumor cell apoptosis in tumor cell lines, nude mice and cancer tissues. These will not only extend the research area of PIG3, but also provide theoretical basis for study of antitumor mechanism of p53 and tumor treatment .

凋亡是机体用以处理异常细胞的方式，以防止其演变成为癌症。抑癌基因p53具有诱导细胞凋亡的功能，而肿瘤细胞中p53蛋白质的稳定性是调控细胞凋亡的重要因素。我们前期研究发现一个p53的下游蛋白-PIG3过表达时内源性p53蛋白表达升高、p53蛋白半衰期延长、p53蛋白泛素化受到抑制；还发现癌细胞中PIG3抑制肿瘤细胞凋亡率，PIG3蛋白在人肺鳞状细胞癌组织中较正常组织表达降低。根据文献及上述结果我们提出假设：PIG3通过增强p53蛋白质稳定性而影响肿瘤细胞凋亡。我们将利用体内、体外泛素化等实验、GST-pull down及免疫共沉淀阐明PIG3影响p53稳定性的机制，并进一步利用细胞实验、裸鼠实验、临床标本研究PIG3调节p53参与的肿瘤细胞凋亡的过程。本项目将不仅拓宽PIG3蛋白质的研究领域，而且为p53抗肿瘤机制研究及肿瘤防治提供理论论据。

肿瘤是严重威胁人类健康的一类疾病。p53是目前研究最为广泛和系统的抑癌基因之一。p53蛋白的稳定表达对其抑癌功能的执行具有重要意义。课题组在前期工作中发现一个p53的下游蛋白—p53 可诱导基因3（p53-inducible gene 3，PIG3）调节p53稳定性，这一过程是通过影响p53泛素化途径实现的。因此，课题组首先进行了PIG3对p53蛋白质稳定性调节作用及其机制研究。细胞内外实验研究发现PIG3促进p53蛋白质表达，其作用是通过抑制p53蛋白质的泛素化，延长p53蛋白的半衰期实现的；同时PIG3抑制Mdm2蛋白质表达，其作用是通过促进Mdm2蛋白质的泛素化，缩短Mdm2蛋白的半衰期实现的。实验进一步证明PIG3与Mdm2蛋白直接结合，从而调节Mdm2蛋白介导的p53蛋白质的泛素化。.为了进一步研究PIG3与肿瘤的关系，本课题组进行了PIG3在神经胶质瘤中的表达及其对肿瘤增殖、侵袭和预后的影响的研究。神经胶质瘤是中枢神经系统肿瘤最常见的一种类型，胶质母细胞瘤是其中最常见的、最具有侵袭性的恶性原发脑肿瘤。课题组研究表明胶质母细胞瘤组织中PIG3的蛋白表达较正常脑组织下降；PIG3表达与神经胶质瘤WHO分级呈副相关，与神经胶质瘤患者总生存率呈正相关，而与患者的年龄、性别和肿瘤部位无显著关系。进一步细胞实验表明PIG3蛋白高表达可抑制胶质母细胞瘤中MMP2、MMP3、MMP7蛋白的表达，从而抑制胶质母细胞瘤的增殖和侵袭力，以上结果在裸鼠实验中得到进一步验证。.综上所述，PIG3作为p53的转录靶点，可反馈性抑制Mdm2蛋白介导的p53蛋白质的泛素化，从而促进p53蛋白质表达。同时，PIG3可通过抑制胶质母细胞瘤细胞中MMPs蛋白的表达而抑制胶质瘤的生长，抑制胶质母细胞瘤细胞的增殖和侵袭能力。而且PIG3的表达下降与胶质瘤恶性程度增高及肿瘤侵袭性增强有密切关系，其表达可作为判断胶质瘤患者预后的指标之一。因此，PIG3有望成为新的肿瘤标志物和治疗靶点。