KLF5及其乙酰化对上皮细胞增殖、分化以及癌变的调节和作用机制研究

正常组织上皮细胞的增殖和分化稳态平衡的破坏会导致多种疾病包括癌症。前期工作提示KLF5为上皮细胞增殖所必需，但TGFβ诱导的KLF5乙酰化为上皮祖细胞分化成熟所必需。KLF5异常去乙酰化可干扰细胞分化、导致增殖失控、引发癌变。其机制是KLF5去乙酰化导致一系列重要基因的表达异常。本项目将通过以下研究来检验该假说：1)利用经诱导而敲除单或双拷贝Klf5、或经诱导以乙酰化缺陷型Klf5置换内源性Klf5的小鼠前列腺，分析Klf5敲除或去乙酰化对细胞增殖和分化的影响。2）在人的前列腺癌细胞系，研究KLF5乙酰化状态和TGFβ处理对细胞增殖、靶基因表达和裸鼠成瘤的调节。3)利用敲除单或双拷贝Klf5或敲入乙酰化缺陷型置换内源性Klf5的小鼠前列腺，结合Pten单拷贝敲除，研究Klf5缺失和去乙酰化在肿瘤发生和转移中的作用。4)利用上述材料，鉴定受KLF5及其乙酰化调节的靶基因和信号通路。

转录因子KLF5具有抑制和促进细胞增殖的相反功能，但其作用机制及其在癌变中的后果并不清楚。本项目的研究内容涉及四个方面：①分析KLF5及其乙酰化在体内上皮组织稳态平衡中对细胞增殖和分化发挥的不同作用；②分析KLF5乙酰化在TGF-β抑制人肿瘤细胞的增殖和裸鼠成瘤中的作用；③确定KLF5的敲除或去乙酰化是否诱导或促进肿瘤发生；④阐明KLF5及其乙酰化如何在分子水平上调控细胞的增殖和分化。通过这些研究，我们完成了7篇研究论文（发表6篇、投稿一篇），培养了4名博士研究生（均在美、加做博士后），获得了下列重要结果：①乙酰化KLF5和去乙酰化KLF5在前列腺上皮细胞呈现不同的表达特点，前者在腔细胞表达，而后者在基底细胞表达。敲除KLF5对细胞增殖和凋亡有一定影响，但不致癌；②证明KLF5缺失能促进Pten缺失诱导的前列腺发生、并提供该作用的分子机制，包括部分癌基因信号的激活等；③发现KLF5敲除和另一个前列腺癌抑癌基因NKX3-1的敲除，在前列腺癌的发生中并没有相加作用；④利用大量的实验和分析，我们证明KLF5在上皮细胞到间质细胞转化（EMT）过程中发挥重要作用，是维持上皮细胞形态所必需的，而且其作用机制是通过对miRNA miR-200家族的调控来实现的；⑤证明乙酰化KLF5抑制肿瘤生长、去乙酰化KLF5促进肿瘤生长，并发现多个信号通路分子在其中起作用；⑥发现KLF5能抑制肿瘤血管发生，其作用机制是通过抑制肿瘤血管发生调控因子HIF-1α 的表达及其下游分子的表达；⑦发现TGF-β 诱导的上皮间质转化由乙酰化KLF5介导，去乙酰化KLF5抑制上皮间质转化并促进肿瘤干性和成瘤，并促进对化疗药物docetaxel的敏感性。这些结果为恶性肿瘤的检测和治疗提供了全新的策略。