NDRG2介导泛素化蛋白降解途径在抑制HER2阳性乳腺癌耐药中的作用及机制研究

HER2 is a therapeutic target of breast cancer and HER2 targeted therapy has been the primary treatment of HER2-positive breast cancer. But the anti-HER2 therapy is prone to be resistant and one of drug resistant reasons is HER2 protein overexpression. NDRG2 is a new tumor suppressor gene and plays an inhibitory role in a variety of tumors by forming a loop with p53, but the research of NDRG2 on drug resistance has not been reported yet. Our privious study found that compared with parental cells, NDRG2 expression is down-regulated in HER2-positive drug resistant breast cancer cells and up-regulated expression of NDRG2 can inhibit drug resistance of HER2-positive drug resistant breast cancer cells. Further studies showed that the loop of NDRG2/p53 can significantly increase levels of E3 ubiquitin ligase Siah1 to regulate HER2 protein degradation.In summary, we speculate that NDRG2 can inhibit the drug resistance of HER2-positive breast cancer and the reason is that the loop of NDRG2/p53 increases Siah1 expression to regulate HER2 protein degradation by ubiquitin pathway. This study is focused on the role and molecular mechanism of NDRG2 on reversing the drug resistance of HER2-positive breast cancer from the cell functions, the molecular mechanism and clinical significance. It is important to optimize anti-HER2 treatment strategy.

HER2是乳腺癌治疗的有效靶点。HER2靶向治疗已是HER2+乳腺癌治疗的主要手段，但是抗HER2治疗容易产生耐药，其原因之一是HER2蛋白过度表达。NDRG2是一个新的抑癌基因，可与p53形成信号环路，在多种肿瘤中发挥抑瘤作用，但是有关NDRG2与肿瘤耐药的研究还未见报道。我们前期实验发现与亲本细胞相比，HER2+乳腺癌耐药细胞NDRG2表达显著下调，上调NDRG2可增加耐药细胞的药敏性。深入研究发现NDRG2/p53信号环路可有效上调E3泛素连接酶Siah1的水平，从而调控HER2蛋白降解。因此，我们认为NDRG2在抑制HER2+乳腺癌耐药中发挥作用，NDRG2/p53信号环路上调Siah1介导的泛素通路调控HER2蛋白的降解，抑制肿瘤耐药性。本研究拟从细胞功能、分子机制和临床意义等层面研究NDRG2在抑制HER2+乳腺癌耐药中的作用和分子机制，对优化现有的抗HER2治疗策略具有意义。

HER2阳性乳腺癌约占乳腺癌的20%-30%，由于HER2基因异常扩增，HER2蛋白与家族成员形成异二聚体，通过介导PI3K/AKT和Ras/MAPK等信号通路导致细胞增殖、侵袭以及耐药多个致癌环节，使HER2阳性乳腺癌易发生远处转移，预后差。赫赛汀能特异性作用于HER2受体，通过下调HER2的表达，阻断HER2介导的肿瘤生长信号以及诱导抗体依赖性细胞介导的细胞毒性作用等途径发挥作用。但仅有约30%的HER2阳性乳腺癌患者接受赫赛汀治疗效果明显，大部分病人由于HER2基因的异常扩增常在1年内产生耐药。因此抑制HER2蛋白本身表达为核心的研究和治疗策略仍旧是抗HER2治疗的根本。 目前已证实，NDRG2在乳腺癌中低表达，恢复或上调NDRG2的表达则可抑制肿瘤细胞增殖。前期研究发现NDRG2能够对HER2进行负性调控，通过实验，我们推测NDRG2对HER2的负性调控机制是通过上调E3泛素连接酶Siah1介导的泛素通路，增加对HER2蛋白的降解来实现。Siah1作为一种E3泛素化连接酶，通过与E2泛素连接酶结合，泛素化修饰靶分子，导致靶分子降解。首先，我们选取216例乳腺组织进行NDRG2 HER2的免疫组化，发现NDRG2与HER2的表达负相关；通过构建过表达ndrg2的HER2阳性的乳腺癌细胞系BT-474 sk-br-3,构建上调的siah1细胞系，发现细胞中HER2表达水平下调；为了探究NDRG2和HER2之间的关系，我们将过表达NDRG2的乳腺癌细胞和对照组细胞做基因芯片，发现有很多基因的表达都被 NDRG2 上调。以往研究发现，NDRG2能够对肿瘤细胞中的某些癌基因上游进行泛素化降解，起到对抗肿瘤的效应。而Siah1 是一种 E3 泛素连接酶,它能够通过泛素化降解癌蛋白发挥抑癌效应,本结果提示 NDRG2 可能是 Siah1 上游的启动基因 ；为了进一步验证二者间的关系我们通过免疫组化分析发现Siah1与NDREG2的表达正相关；细胞学水平上，我们发现上调bt-474和sk br 3 细胞中的NDRG2水平后，细胞中Siah1表达水平也上升。本课题试图论证ndrg2通过上调E3泛素化连接酶siah1的表达，增加HER2的泛素化降解这一潜在机制，来缓解临床her+乳腺癌对赫赛汀产生的耐药问题，为优化现有的有的抗 HER2 治疗及对抗耐药发生提供新的策略和靶点。