细胞周期蛋白Nlp在维持基因组稳定和肿瘤发生中的作用和分子机制

The human ninein-like protein (Nlp) is a newly defined centrosomal protein which is phsically associated with BRCA1. Several lines of evidence have linked Nlp to human cancer. Deregulation of Nlp in cell models results in aberrant spindle, chromosomal missegregation and multinulei, and induces chromosomal instability and renders cells tumourigenic. We first demonstrate that the expression of Nlp is elevated primarily due to NLP gene amplification in human breast cancer and lung carcinoma. This project is aimed at further evaluating the biological functions and regulatory mechanisms of Nlp, esspecially at transcriptional (by ERα) regulation and post-transcriptional (phosohorylation by Aurora kinase family) regualation, and finally verificate its physiological roles in Nlp knockout mice model. Our ultimate goal is to elucidate the complicated mechanisms of tumorigenesis and benefit the development of effective therapeutic treatment.

Nlp是我们新近发现与乳腺癌易感基因BRCA1相互作用的细胞周期蛋白。Nlp异常表达导致细胞出现多核和染色体分离异常，在人类肺癌、乳腺癌组织检测出高表达的Nlp。Nlp过表达与紫杉醇化疗敏感性相关。因此，本项目将重点研究Nlp表达失调导致异常核型、染色体不稳定性的分子机制，以阐明Nlp在有丝分裂期的生物学功能。此外，通过对Aurora激酶家族参与Nlp磷酸化调控机制的研究，将有利于我们全面认识Nlp在细胞周期调控（纺锤体检验点调控和胞质分裂调控）中的作用。通过ERα对Nlp的转录调控研究深入探讨Nlp在乳腺癌中表达失调的分子机制，以及ERα调控网络与中心体异常的关系。最终用Nlp基因敲除小鼠模型进行验证。希望通过此项研究，使我们全面了解和评价Nlp表达调控紊乱在肿瘤发生发展中所起的作用，促进我们对细胞周期调控和基因组稳定性在肿瘤病因学中的认识和了解，为探讨细胞癌变的内在机制提供新的依据。

细胞周期调控对于细胞生长和分化非常重要。细胞周期异常导致细胞基因组的不稳定，引起细胞转化和细胞癌变。研究细胞周期的调控机制能够使我们更好了解细胞癌变的分子机制，发现肿瘤分子标志物和肿瘤药物靶点。我们实验室的先期工作找到一个抑癌基因BRCA1的相互作用蛋白Nlp，该蛋白在某些临床肿瘤样本中呈现高表达，高表达Nlp能够促进永生化细胞恶性转化，Nlp转基因小鼠出现自发肿瘤。..该重点项目主要工作内容：研究Nlp 表达调控紊乱参与染色体不稳定性和导致细胞恶性表型的分子机制；研究Aurora 激酶家族与Nlp蛋白的相互作用，以及对Nlp的磷酸化调控机制；研究雌激素、雌激素受体对 Nlp 的转录调节作用，阐明 Nlp 在乳腺癌中异常表达的机理，以及 ERα、Nlp、中心体异常在乳腺癌中发生发展中的关系；建立 Nlp 基因敲除小鼠模型，从动物水平上验证细胞表型，揭示 Nlp参与肿瘤形成的生物学功能和机制。..我们研究发现：.1、细胞内持续稳定的高表达 Nlp 蛋白，导致中心体扩增，形成多极纺锤体，影响细胞分裂进程并导致基因组的不稳定，产生细胞多倍体；敲降 Nlp 能诱导细胞多级染色体，有丝分裂中期阻滞、同时诱导细胞微核核型；Nlp 与 Aurora A 蛋白激酶在整个细胞周期中均相互作用；证明 Nlp 蛋白是蛋白激酶 Aurora A 的底物，明确 Nlp 蛋白有三个可以被 Aurora A 磷酸化位点 （S448，S869, S1021）。..2、我们发现在 Nlp启动子区的近端和远端均存在多个雌激素受体结合位点；雌激素能显著上调 Nlp 蛋白表达水平，并且具有剂量依赖性；发现雌激素促进Nlp启动子的转录活性；利用染色体免疫共沉淀技术发现远端 ERα 结合位点可以与转录因子 ERα 直接结合。..3、构建了Nlp 基因敲除小鼠，发现Nlp 基因缺陷小鼠能自发多种肿瘤，包括自发形成淋巴瘤、肝癌、血管肿瘤和皮肤癌；发现Nlp 基因缺陷小鼠在电离辐射作用下易早发胸腺淋巴瘤。..4、通过人类食管癌临床样本的全基因组测序、外显子测序和 CGH-array 分析，发现 Nlp 基因在人类食管癌中有 17%左右的基因扩增和 1.2% 的突变，提示Nlp 基因的遗传变异导致细胞周期调控异常和肿瘤发生发展。..这些研究结果对于阐明细胞癌变的分子机制，寻找肿瘤分子标志物和药靶具有重要意义。