Y-型细胞周期蛋白在乳腺中的功能研究

Cyclin Y family can enhance Wnt/β-catenin signaling in mitosis. Previously, we have found Cyclin Y-like 1 (Ccnyl1) and Cyclin Y (Ccny) are crucial for mouse embryonic and mammary development. Yet, their physiological roles in mammary stem cell and breast cancer are remained unknown. Our recent work showed that Ccnyl1 and Ccny are necessary for mammary stem cell self-renewal and reconstitution. Depletion of Ccnys leads to abolishing mammary stem cell colony formation in vitro and mammary reconstitution in vivo. Depletion of Ccnys leads to impairing mouse mammary tumor cells proliferation in vitro and tumor formation in vivo. This proposal aims to investigate the role of Ccnys and Cdk14 in mammary development and the molecular mechanism; the function of Ccnys and Cdk14 in breast cancer; and the therapy potential of Cdk14 inhibitors in breast cancer. This study will enable better understanding of the role of cyclins and cdks in mammary development and breast cancer, holding promise for developing novel strategy for breast cancer treatment.

Y-型细胞周期蛋白家族Ccny和Ccnyl1及其依赖性激酶Cdk14能够磷酸化Lrp6，从而增强Wnt/β-catenin信号。我们前期研究证实敲除Ccny和Ccnyl1基因的小鼠胚胎致死，乳腺中诱导敲除Ccny和Ccnyl1显著影响其发育。但Ccny、Ccnyl1及Cdk14在乳腺干细胞及乳腺癌中的作用仍不清楚。我们初步探索发现乳腺干细胞中敲除Ccny和Ccnyl1会降低其克隆形成和乳腺重建能力；乳腺肿瘤细胞中敲除Ccny和Ccnyl1显著降低其增殖和肿瘤生成。本申请项目我们将致力于探究Ccny、Ccnyl1、Cdk14在乳腺发育和乳腺肿瘤中的功能及作用机制；考察Cdk14抑制剂在乳腺癌治疗中的作用。本项目的完成有助于阐明Ccny、Ccnyl1、Cdk14在乳腺发育和乳腺癌中作用的分子信号，了解Cdk14抑制剂在乳腺肿瘤中的作用，为乳腺癌预防和治疗提供理论基础和新的思路。

Y-型细胞周期蛋白家族Ccnys及其依赖性激酶Cdk14能够磷酸化Lrp6，从而增强Wnt/β-catenin信号，我们前期研究证明，在乳腺中诱导敲除Ccnys显著影响其发育，但Ccnys及其依赖的激酶在乳腺干细胞及乳腺癌中的作用仍不清楚。基于以上研究背景及我们前期研究结果，本项目的主要研究内容为Ccnys及其依赖的激酶在乳腺干细胞及乳腺癌中的功能研究。在本基金的资助下，我们充分完成了该项目，获得的重要结果为：1. CCNY在乳腺癌的发生发展中发挥重要调控作用，敲低CCNY会显著抑制乳腺癌的发生发展和转移；2. CCNY依赖性激酶CDK14可以通过Wnt/β-catenin信号通路调控乳腺干细胞活性和三阴性乳腺癌的发生发展和转移；3. CCNY依赖性激酶CDK16可以通过磷酸化PRC1促进三阴性乳腺癌的发展和转移。本研究的关键数据为：1. 敲低CCNY可以显著抑制MDA-MB-231肿瘤的大小；2. 敲低CDK14可以显著抑制乳腺干细胞的体外自我更新和体内再生能力，这一调控作用是通过Wnt/β-catenin信号通路实现的；3. 敲低CDK14或CDK16可以显著抑制三阴性乳腺癌肿瘤的生长和转移；4. CDK14和CDK16抑制剂可以分别显著抑制三阴性乳腺癌的生长和转移，并对三阴性乳腺癌类器官（PDO）具有显著的抑制作用；5. 通过转录组测序对机制进行分析发现，CDK14可以通过Wnt/β-catenin信号通路调控三阴性乳腺癌干细胞活性，进而调控三阴性乳腺癌的发生和发展，而CDK16则主要通过磷酸化PRC1影响三阴性乳腺癌细胞的纺锤体形成和细胞分裂，进而调控三阴性乳腺癌的发展。本发现的科学意义在于我们首先揭示了CCNY依赖的激酶CDK14在正常乳腺干细胞和乳腺癌干细胞中具有相似的调控机制，其次我们发现了CCNY依赖的激酶CDK14和CDK16可能是三阴性乳腺癌潜在的治疗靶点。