p53N236S突变诱导线粒体DNA应激引发炎-癌转化的作用及机制研究

The mechanism involved in inflammation-malignacy transformation is the key to understand the carcinogenesis induced by chronic inflammation. The tumor suppressor p53 could surveillant the chronic inflammation condition and prevent its progress. However, the mutant p53 gains the function of activating pro-inflammatory reaction. The mechanism is still under investigating. We found lots of inflammatory cells infiltration in the spontaneous tumor and spleen tissues of p53N236S (p53S) mice, and the expression of the DNA sensor cGAS, TBK1 in the spleen, liver and MEF of p53S mutant mice were increased. Additionally, the microarray analysis revealed the IFN related innate immune pathway was activated, suggesting p53S induced the leakage of mitochondrial DNA (mtDNA) into cytosol and then triggered the innate immune response. Based on this, this study set to investigate the regulatory mechanism of p53S in the mitochondrial outer membrane permeability, the mitochondrial DNA stability and the cellular consequences. Try to dissect the mechanism of mtDNA stress responses activated by p53S, which might result in the activation of the cGAS-STING-IRF3 pathway, and cause the persistent chronic inflammation and eventually lead to carcinogenisis. The study will provide scientific basis for understanding the mutant p53 induced inflammation-malignacy transformation and its clinical application.

炎-癌转化机制是慢性炎症导致癌症发生的关键问题，抑癌基因p53监控并抑制慢性炎症发展，但p53发生突变后获得了促炎新功能，其机制尚不明确。前期我们发现，p53N236S(p53S)突变小鼠自发肿瘤及脾脏中存在大量炎性细胞，且突变鼠肝脾及MEF细胞胞浆DNA受体cGAS、TBK1蛋白表达量上升，芯片数据也发现IFN等天然免疫应答通路有激活，提示p53S导致线粒体DNA应激泄漏至细胞质，开启了天然免疫应答。基于此，本项目拟研究p53S对线粒体外膜通透性和线粒体DNA稳态的调控作用及其细胞学后果；解析p53S激活线粒体DNA应激，导致cGAS-STING-IRF3信号通路应答，造成慢性炎症的持续激活，最终导致肿瘤发生的机制。为了解突变p53调控线粒体应激造成的炎-癌转化及其临床应用提供科学依据。

炎-癌转化的分子机制是肿瘤基础领域的研究热点之一，持续的一型干扰素（IFN-Is）信号传导逐渐成为慢性炎症和免疫抑制的一个主要驱动因素。抑癌基因p53监控并抑制慢性炎症发展，但p53发生突变后可能获得促炎新功能。我们前期研究发现p53N236S(p53S)小鼠MEF细胞IFN-Is天然免疫应答通路激活，但具体机制不清。.基于前期研究结果，我们通过比较WT、p53S、p53-/-MEF细胞中的IFN-β、IFN-α和ISGs基因水平，证明了p53S中IFN-Is相关低度炎症的异常存在；通过对细胞cGAS-STING-TBK1-IRF3通路、JAK-STAT通路检测发现p53S中cGAS蛋白、STAT1和IRF9蛋白表达明显升高，在此基础上通过在p53-/-中过表达p53S，证明IFN-Is相关信号通路的变化为p53S所诱导。同时我们通过检测MEF细胞中mtDNA、TFAM表达、线粒体拷贝数，初步证明p53S中无mtDNA泄露，但存在异常dsDNA。以上研究证明了p53S突变导致IFN-Is炎症及其分子机制。.同时，我们利用DNA刺激探究p53S引发的IFN-Is异常增加的功能意义，结果显示 p53S突变部分抑制了胞质DNA触发的cGAS-STING 信号传导和IFN-Is反应，从而可能更易感染DNA病毒。此外在ssGSEA分析的指导下，我们通过比较小鼠免疫器官大小、免疫细胞百分比、T/B细胞增殖证实p53S小鼠免疫应答异常；移植瘤实验证实p53S可能通过促进以Treg为主的免疫抑制微环境促进肿瘤生长。.综上所述，本项目阐明了p53S突变诱导dsDNA继而诱发IFN相关慢性炎症的作用机理，同时发现p53S引发的IFN异常增加可能影响其抗病毒反应，存在区别于野生和缺失型p53的免疫应答状态。研究为进一步理解p53及IFN-Is在炎症-癌变过程中的功能及作用模式提供了依据，同时为针对p53S的慢性炎症预防提供理论基础。