JNK通过负性调控XBP1s抑制多发性骨髓瘤及其脏器损害

Spliced x-box binding protein 1 (XBP1s)is highly expressed in multiple myeloma (MM) cell and bone microenvirnment of MM patients, and plays a pivotal role in MM cell growth, bone resorption and MM associated organ lesions.JNK directely represses MM cell growth and blocks bone microenvirnment support of MM cell growth and osteoclast formation. Based on our previous study, JNK controls XBP1s protein level and its bioactivity through promoting XBP1s protein degradation. Next step, we will clearly demonstrate the molecular mechanism of JNK controling XBP1s through phosphorylation. Further, we will demonstrate the roles and mechanism of JNK-XBP1s pathway in regulating MM cell growth and apoptosis, in controling bone microenvironment support of MM cell growth and bone absorption, through gain and loss and site-direct mutate stradgies. This research project will greatly contribute to demonstrating molecular mechanism of MM, and will represent an attractive therapeutic target in MM cell, as well as in bone microenvironment to disrupt tumor cell growth and bone resorption.

XBP1s在多发性骨髓瘤细胞及骨髓微环境的异常高表达是促进多发性骨髓瘤生长、溶骨性破坏及相关脏器损害的重要分子机制，而JNK的活化可以显著抑制多发性骨髓瘤细胞的生长、阻滞骨髓微环境对多发性骨髓瘤生长和破骨细胞形成的支持作用。我们的前期研究初步发现JNK可以通过加快XBP1s蛋白的降解而负性调控XBP1s的水平及生物活性，在此基础上我们将深入研究JNK通过磷酸化调控XBP1s蛋白的分子机制，通过体内外、过表达和敲低、位点突变等方法研究JNK-XBP1s通路在调控骨髓瘤细胞生长和凋亡、调控骨髓微环境对骨髓瘤生长和溶骨性破坏方面的重要作用及分子机制。为阐明多发性骨髓瘤的详细分子机制和未来更有效控制多发性骨髓瘤奠定坚实的基础。

以往的研究结果显示XBP1s在多发性骨髓瘤细胞的生长和存活中发挥着重要作用，而我们的研究发现骨髓间充质细胞的XBP1s上调可以显著增强其对骨髓瘤细胞生长和存活的支持，并促进破骨细胞的生成。本课题首先发现JNK可以直接磷酸化XBP1s蛋白，从而加快XBP1s蛋白的降解速度。进一步研究发现JNK是通过直接磷酸化XBP1s，并使XBP1s与-TrCP结合增强，从而通过增强与泛素的结合而加快XBP1s蛋白的降解速度。体外磷酸化结果显示：JNK1、JNK2和JNK3均可在288为丝氨酸磷酸化XBP1s，当288位丝氨酸（S）突变为丙氨酸（A）是，JNK就无法磷酸化XBP1s蛋白，使XBP1s降解明显减少从而稳定XBP1s蛋白。体外功能实验发现：JNK不仅可以在骨髓间充质细胞中使过表达的XBP1s蛋白降解加快，而且明显减弱间充质细胞对骨髓瘤细胞生长和存活的支持，而这种减弱作用可以被JNK抑制剂SP600125阻断；当将野生型XBP1s和S288A突变体分别过表达到骨髓间充质细胞后发现，S288A突变体过表达细胞能更进一步促进共培养的骨髓瘤细胞的生长和存活；SP600125能进一步增强野生型XBP1s过表达的骨髓间充质细胞对骨髓瘤细胞生长和存活的支持，而对S288A突变体过表达细胞则无明显作用。体内实验结果初步显示：当将野生型XBP1s过表达的骨髓间充质细胞，以及S288A突变体过表达的骨髓间充质细胞分别与骨髓瘤细胞MM.1S按一定比例混合后注射联合免疫缺陷鼠胫骨后发现，S288A突变体比野生型XBP1s能更进一步促进溶骨性破坏，但本研究尚需进一步重复验证。综上所述，本课题发现JNK可以通过磷酸化XBP1s蛋白而加快其降解，从而抑制多发性骨髓瘤细胞的生长与存活，这一结果为治疗多发性骨髓瘤提供了潜在的新的治疗途径。不足之处：由于骨髓瘤细胞系在用慢病毒过表达野生型XBP1s和S288A突变体时均不能存活，多次尝试失败，所以这部分实验主要是在骨髓间充质细胞中过表达实现的，但对本课题的主要思路和整体结果没有造成明显缺陷性影响。