UBE2W调控直肠癌放射敏感性的分子机制

Tumor regression grade (TRG) of locally advanced rectal cancer after neoadjuvant chemoradiotherapy (neoCRT) correlated significantly with patient’s prognosis. Patients with AJCC-TRG0 (pathological complete response, pCR) have the best survival outcomes. But the mechanism mediating the radiosensitivity of rectal cancer is still unclear. Our research team has collected fresh tumor tissues from 10 rectal cancer patients (4 pCR, 6 non-pCR) before they received neoCRT, performed mRNA next-generation sequencing and bioinformatics analysis. We found expression of Ubiquitin-Conjugating Enzyme E2W (UBE2W) was high in pCR group and low or negative in non-pCR group. Recent literature showed UBE2W could interact with multiple ubiquitin ligases involved in DNA damage response (DDR). The current project will investigate UBE2W-mediated signaling pathways in radiosensitivity of rectal cancer with in vitro and in vivo experiments, screen ubiquitin ligases involved in DDR and also interact with UBE2W, in order to reveal the mechanism of regulating radiosensitivity of rectal cancer by UBE2W. This project will provide potential target for radiosensitization in the treatment of rectal cancer.

局部进展期直肠癌（LARC）术前新辅助放化疗（neoCRT）后的肿瘤退缩分级（TRG）与其内在的放射敏感性相关，AJCC-TRG0即病理完全缓解（pCR）患者预后最好，但调控直肠癌放射敏感性的分子机制尚不明了。我们前期研究已对10例LARC直肠癌（4例pCR，6例非pCR）neoCRT前癌组织进行RNA提取、mRNA转录组二代测序及通过生物信息学分析，发现UBE2W在pCR组高表达，而在非pCR组低表达或无表达，二组差异显著。已知泛素结合酶E2W（UBE2W）与多个参与DNA损伤反应（DDR）的泛素连接酶发生相互作用。本项目将通过体内外实验，研究UBE2W介导直肠癌放射敏感性的相关信号通路，筛查与DDR 相关的泛素连接酶，并进一步研究与UBE2W相互作用的泛素连接酶及其功能，从而揭示UBE2W调控直肠癌放射敏感性的分子机制。本研究为深入开展增强直肠癌放射敏感性的相关研究提供新的分子靶点。

结直肠癌是全球发病率与死亡率最高的恶性肿瘤之一。局部进展期直肠癌患者（LARC）约占全部直肠癌患者的60-70%。目前对于LARC的标准治疗以新辅助放化疗（nCRT）联合全直肠系膜切除术（TME）、术后给予辅助化疗的综合治疗模式为主。nCRT有降低局部复发、缩小肿瘤、降期等优势，增加了保留括约肌的机会。已有研究表明临床完全缓解（cCR）的直肠癌患者采用随访观察的策略，其生存与接受标准TME手术的患者无明显差异，但生活质量明显提高。因此，研究影响结直肠癌放化疗敏感性的相关分子机制有非常重要的意义。我们通过对临床组织样本进行转录组测序与生物信息学分析，筛选与新辅助放化疗敏感性相关的基因，并在公共数据库中验证，筛选出泛素结合酶UBE2W可能为关键分子之一，且其在肿瘤中的功能尚无报道。我们进行了一系列体外细胞功能学实验，提示UBE2W可增强结直肠癌细胞的克隆形成、增殖、侵袭与迁移、抗凋亡能力；射线照射细胞后，UBE2W过表达的结直肠癌细胞凋亡减少、细胞存活比例增加、γ-H2AX形成的foci数目减少，提示UBE2W可诱导结直肠癌细胞对放射线抵抗；Western blot证明PIDD1是UBE2W泛素化降解的底物，回补其裂解产物PIDD-CC补偿了过表达UBE2W产生的表型。以上结果表明UBE2W可促进结直肠癌细胞的恶性表型，可诱导结直肠癌细胞对放射线抵抗，通过与E3泛素连接酶CHIP结合，促进CHIP的单点泛素化，增强CHIP的酶活性，从而促进底物PIDD1的泛素化降解，其裂解产物PIDD-C蛋白水平变化不明显，PIDD-CC蛋白水平明显下降，Caspase2 PIDDosome复合体的组装受到抑制，导致caspase2的激活水平下降，抑制细胞凋亡。本研究首次探讨了UBE2W在结直肠癌中对恶性表型的调控作用，对放疗敏感性的影响及其分子机制。为结直肠癌的治疗提供了新的靶标，为等待观察、高剂量放疗等新的结直肠癌治疗模式提供了更多的理论基础，为后续的结直肠癌提供了新的潜在靶点。