AGO2的异常SUMO化修饰诱导miRNA调控网络紊乱促进胃癌发生发展的作用机制研究

Argonaute2 (AGO2) belongs to the highly conserved AGO protein family, and its role involves RNA silencing in a variety of organisms, which is receiving more and more attention due to its functional specificity. In previous work, we found that AGO2 protein has abnormal SUMOylation in gastric cancer cells and is closely related to the stability of miRNAs associated with gastric cancer cell migration screened by our self-assembled microRNA (miRNA) microarray. In this study, we aim to further investigate the specific mechanism of abnormal SUMOylation on AGO2 by using gastric cancer cells;to explore the preferenceof AGO2 SUMOylation on miRNA processing, binding selection and miRNA stability; to carry out the functional study of AGO2 SUMOylation in gastric cancer cells and animal models and to reveal the role of miRNA regulatory network disorder induced by AGO2 abnormal SUMOylation in the development of gastric cancer.

Argonaute2（AGO2）蛋白隶属于高度保守的AGO蛋白家族，其作用涉及多种生物的RNA沉默现象，因其功能特殊性受到越来越多的关注。前期工作我们发现AGO2蛋白在胃癌细胞中存在异常的SUMO化修饰，并且与我们利用自组装microRNA（miRNA）芯片筛选出的与胃癌细胞迁移相关的miRNA的稳定性密切相关。本项目拟进一步以胃癌细胞为模型，深入探讨AGO2发生异常SUMO化修饰的特异性机制；探讨AGO2异常SUMO化对miRNA加工、结合的选择偏好性规律和miRNA稳定性关联机制；开展AGO2特异SUMO化修饰在胃癌细胞和动物模型中功能性研究，揭示AGO2异常SUMO化诱导的miRNA调控网络紊乱对胃癌发生发展的作用。

胃癌居我国高发恶性肿瘤之列，总体疗效迄今仍未臻满意，因此探索胃癌发生、发展的分子机制，对提高胃癌疗效仍有特殊的重要性和迫切性。本项目首先通过CHX chase实验发现，AGO2在胃癌细胞中的蛋白稳定性比正常胃上皮细胞高，并且进一步通过免疫共沉淀实验发现，AGO2在胃癌细胞中存在过量的SUMO化修饰，以上提示胃癌细胞中AGO2的高稳定性可能由于其SUMO化修饰发生的。接着，通过表达筛选发现，去SUMO化酶SENP6在胃癌细胞中低表达，并且进一步通过免疫共沉淀和CHX chase实验证明，SENP6通过去SUMO化来使AGO2蛋白不稳定，并以此带来胃癌细胞中相关miRNA表达丰度的逆转。以上可知，SENP6可能为AGO2的特异性去SUMO化酶之一。进一步通过KM Plotter分析发现，SENP6对于胃癌患者来说是一个良好的预后指标。紧接着，我们对实验中发现USP4在胃癌中的功能及其机制也进行了探索。KM Plotter分析发现，USP4对于胃癌患者来说是一个不良的预后指标，USP4在胃癌中高表达，并且下调USP4能够显著抑制体外胃癌细胞的生长及体内肿瘤的生长。进一步机制研究发现，下调USP4抑制胃癌细胞中PRL-3 表达水平和NF-κB信号，而去泛素化酶抑制剂PR-619也能抑制胃癌细胞的存活力并抑制NF-κB信号。以上提示，靶向去泛素化酶可能为抗胃癌药物研究的潜在策略。因此，本项目揭示了胃癌中AGO2发生异常SUMO化修饰的特异性机制，发现去SUMO化酶SENP6为AGO2的上游调控蛋白，并探讨了AGO2异常SUMO化诱导的miRNA调控网络紊乱对胃癌发生发展的作用；也揭示了去泛素化酶USP4在胃癌中的具体功能及机制，发挥促癌功能。本项目研究结果提示，靶向SENP6/AGO2/miRNA或USP4/PRL3/NF-κB可作为抗胃癌药物研发的新策略。