miR-145靶向ADAM17调控肝细胞癌代谢重编程的分子机制研究

ADAM17 is membrane-anchored protease which belongs to “A disintegrin and metalloprotease” family members. It can cleave the extracellular domains of membrane-bound ligands or cytokines, activate and release ligands or cytokines, and then regulate multiple biological behaviors. So ADAM17 is very important during the occurrence and development of tumors，but its expression is exactly regulated by microRNAs. The metabolic reprogramming is an important character of tumor cells. We have demonstrated that ADAM17, be regulated by miR-145, affected the biological behaviors of hepatocellular carcinoma (HCC) cells. And with the change of ADAM17 expression, the glycometabolic level and expression of isocitrate dehydrogenase (IDH) altered in HCC. Thus, we hypothesize that the metabolic reprogramming may be regulated by miR-145 targeting ADAM17 in HCC. In one hand, EGFR/PI3K/Akt pathway is activated by ligands cleaved by ADAM17. And in the other hand, the activated pathway may regulate the aberrant expression and enzymic activity of IDH and glutaminase through c-Myc, resulting in the metabolic reprogramming of HCC. To experimentally validate our hypothesis, we are mean to interpret the function and significance of miR-145 targeting ADAM17 involving the occurrence and development of HCC from the point of cell metabolism, and provide a new target for the molecular therapy of HCC.

ADAM17属解聚素-金属蛋白酶家族，具有蛋白剪切酶样作用，通过剪切一些与细胞膜结合的配体或细胞因子的膜外功能区，活化或释放这些配体或细胞因子，从而调控细胞的多种生物学行为，在肿瘤的发生发展过程中起重要作用，而它的表达受到miRNAs调控。代谢重编程是肿瘤细胞的重要特点。我们前期发现，HCC中ADAM17受miR-145靶向调控，影响细胞的生物学行为；ADAM17表达变化影响HCC糖代谢水平及异柠檬酸脱氢酶（IDH）表达。我们提出，miR-145靶向ADAM17能调控HCC代谢重编程，一方面，ADAM17通过剪切EGFR配体前体活化EGFR/PI3K/Akt/信号通路；另一方面，活化的信号通路通过c-Myc调控IDH和谷氨酰胺酶异常表达及酶活性，导致HCC代谢重编程。本项目将从细胞代谢角度阐述miR-145靶向调控ADAM17在HCC发生发展中的作用及意义，并为HCC的分子治疗提供新靶标。

ADAM17属解聚素-金属蛋白酶家族，具有蛋白剪切酶样作用，通过剪切一些与细胞膜结合的配体或细胞因子的膜外功能区，活化或释放这些配体或细胞因子，从而调控细胞的多种生物学行为，在肿瘤的发生发展过程中起重要作用。机体细胞内存在精确调节代谢网络的调控体系。肿瘤细胞的代谢有别于正常细胞，肿瘤细胞代谢重编程赋予肿瘤细胞重要的代谢特点。IDH是十分重要的糖代谢限速酶，在多种肿瘤中存在高频突变。但新近研究显示，在HCC中罕见IDH基因的突变，故认为IDH功能改变影响HCC生物学行为可能不是由IDH基因突变所致。本项目中，我们发现HCC组织中ADAM17表达明显高于癌旁肝组织，而IDH1和IDH2的表达明显低于癌旁肝组织。miR-145可靶向调控ADAM17基因，将miR-145 mimics或ADAM17 sh-RNA载体转染SMMC-7721后，培养上清液中葡萄糖含量升高，乳酸含量降低。同时蛋白水平及RNA水平亦可检测到IDH1、IDH2的升高。当我们在肝癌细胞中过表达ADAM17时IDH1、IDH2的蛋白表达明显下降。同时我们的RT-PCR结果也证实过表达ADAM17，c-myc、IDH1、IDH2 mRNA水平显著下降。说明ADAM17有可能通过影响c-myc的表达影响IDH1、IDH2从而影响肝癌细胞的糖代谢。此外我们还发现肝癌中ADAM17与MMP21的表达正相关，敲低ADAM17可以下调MMP21的表达，ADAM17可以通过与MMP21的相互作用影响MMP21的剪切活性，进一步影响肝癌细胞的侵袭转移能力。. 总之，在肝癌细胞中miRNA-145可以调节ADAM17的表达，而ADAM17可以通过影响IDH1、IDH2的表达影响糖代谢，另一方面ADAM17也可以通过影响MMP21的表达及剪切活性影响肝癌细胞的侵袭与转移。通过本项目的研究，我们从多个角度阐述了ADAM17在HCC发生发展中的作用及意义，为HCC的分子治疗提供了新的靶标。