PRDX5-Nrf2相互作用对非小细胞肺癌肿瘤生物学功能及机制研究

Reactive oxidative species (ROS) play an important role in the development of non-small cell lung cancer(NSCLC). The nuclear factor E2-related factor2 (Nrf2), which is an effector of antioxidant signal pathway, can permit tumor cell growth and survival by restricting their ROS footprint below a given threshold. And it is negatively regulated by Keap1. In our previous study, Prdx5 was first identified to be a protein interacting with Nrf2, which resulted in the activation of Nrf2 and its antioxidant function. So we hypothesized that PRDX5-Nrf2 interaction may counteract Keap1-mediated degradation of Nrf2 and therefore lead to up-regulation of Nrf2 and its antioxidant function. In this study, we aim to first analyze the correlation between the expression of PRDX5 and Nrf2 in NSCLC, and their association with clinical indexs. Furthermore, we will explore the impact of PRDX5-Nrf2 interaction on the activation of the Nrf2 signal pathway, and its role in survival, metastasis, and chemoresistance of NSCLC cells. Finally, we will verify our hypothesis in nude mice. Our study may help clarify the molecular mechanism of the activation of Nrf2 signal pathway and its role in lung cancer development, and provide potential opportunity for improve NSCLC therapy.

活性氧在非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）的发展中发挥重要作用。转录因子Nrf2激活能使瘤细胞ROS负荷限制在阈值以下，以维持瘤细胞生长和存活，并受到E3泛素连接酶底物调节蛋白Keap1的负性调控。本课题首次发现过氧化物酶PRDX5是Nrf2的相互作用蛋白，二者结合促进Nrf2的稳定表达并发挥抗氧化作用。所以提出假说：PRDX5与Nrf2相互作用可抑制Keap1对Nrf2的泛素化降解，在肺癌中发挥抗氧化作用。基于此，本课题拟首先在NSCLC组织中分析PRDX5、Nrf2的表达与临床病理参数的关联；其次分析PRDX5和Nrf2的结合对激活Nrf2信号通路的分子机制，及对促进肺癌细胞存活、转移及耐药的作用；最后在裸鼠模型中验证该假说。研究结果为进一步阐明NSCLC氧化损伤后通过激活Nrf2信号通路促进肺癌发展的机制，并为NSCLC防治提供理论依据。

ROS的高水平可影响肿瘤的发生发展及治疗预后，是肿瘤发生发展机制及治疗研究的一个重要靶标。有研究报道活性氧在非小细胞肺癌的发展中也发挥重要作用。其中，Nrf2-ARE信号通路是降低ROS 水平的重要的负性调控体系，转录因子Nrf2激活能使瘤细胞ROS负荷限制在阈值以下，以维持瘤细胞生长和存活，并受到E3泛素连接酶底物调节蛋白Keap1的负性调控。本课题研究发现过氧化物酶PRDX5是Nrf2的相互作用蛋白，二者结合促进Nrf2的稳定表达并发挥抗氧化作用。PRDX5与Nrf2相互作用可抑制Keap1对Nrf2的泛素化降解，在肺癌中发挥抗氧化作用。本课题首先在NSCLC组织中分析PRDX5、Nrf2的表达与临床病理参数的关联，明确在NSCLC临床样本中PRDX5和转录因子Nrf2及增殖凋亡、转移等相关分子表达及其与临床病理因素的相关性；其次分析分析PRDX5和Nrf2的相互作用与相互作用位点及二者的调节，以及Nrf2蛋白水平和核转录功能的调节，在NSCLC细胞中研究 PRDX5与Nrf2结合对 Nrf2及增殖凋亡相关分子表达的调控以及对NSCLC细胞增殖凋亡的影响，以及在NSCLC细胞中研究 PRDX5与Nrf2结合对Nrf2 蛋白稳定性及转移相关分子的调节以及对NSCLC细胞迁移及侵袭能力的影响。最后在裸鼠动物模型中，验证Nrf2和PRDX5 shRNA对体内肿瘤生长的治疗作用。研究结果为进一步阐明NSCLC氧化损伤后通过激活Nrf2信号通路促进肺癌发展的机制，并为NSCLC防治提供理论依据。