SUMO化修饰Wnt/β-catenin途径对骨髓瘤细胞增殖凋亡的影响及其分子机制研究

SUMO化修饰是继泛素化后又一大蛋白修饰体系，可拮抗底物蛋白的泛素化降解。我们早期的研究表明：Wnt途径激活促进多发性骨髓瘤（MM）细胞增殖耐药；其关键效应蛋白β-catenin通过泛素蛋白酶体系统降解。预实验又进一步证实：SUMO可直接修饰调节β-catenin蛋白水平。目前已知SUMO化修饰过度激活与MM预后不良相关，但具体机制不清。我们考虑SUMO很可能通过保护β-catenin免受泛素化降解，促进Wnt途径激活，最终导致MM进展。本课题拟体外以MM细胞系及原代细胞为研究对象，通过siRNA干扰，比较不同SUMO水平下Wnt途径活性及MM细胞增殖凋亡比例变化；然后调节β-catenin蛋白表达，观察其对SUMO化修饰作用的影响，明确SUMO化修饰通过Wnt/β-catenin途径影响骨髓瘤细胞增殖凋亡活性，探讨其可能的分子机制，促进开发新的靶向治疗，真正改善MM患者的预后。

SUMO化修饰过度激活与MM的发病及预后密切相关，但具体机制尚不清楚。既往研究认为IκBα, p53，eIF4F等为SUMO化修饰的底物。我们通过研究发现，在多发性骨髓瘤细胞NCI-H929和RPMI-8226中，Wnt通路的关键效应分子β-catenin可发生SUMO修饰。通过转染SUMO-1 siRNA降低骨髓瘤细胞SUMO-1的表达，可以显著降低发生SUMO化的β-catenin。同时，β-catenin蛋白表达水平亦降低，而转录水平不受影响，提示SUMO化修饰对维持β-catenin蛋白稳定性有重要意义。同时，随着β-catenin表达降低，Wnt通路受到抑制，其下游分子c-Myc, CyclinD1 和Survivin的表达明显下降；骨髓瘤细胞的生长活力降低(抑制率为30%)，凋亡增加(5% vs 17%)。随后，我们在骨髓瘤细胞内过转β-catenin质粒，以增加细胞内β-catenin蛋白的表达水平，发现可部分逆转SUMO-1 siRNA带来的生长抑制，并减少骨髓瘤细胞的凋亡。另一方面，SUMO化修饰抑制剂anacardic acid 和 hydrogen peroxide 均可降低骨髓瘤细胞内β-catenin的蛋白表达水平，而过表达β-catenin同样可部分逆转SUMO化修饰抑制剂带来的生长抑制。我们在试验中首次发现骨髓瘤细胞内β-catenin可发生SUMO化修饰，同时，SUMO化修饰对Wnt通路的调控直接影响骨髓瘤细胞的生物学功能。靶向SUMO化修饰可能为多发性骨髓瘤的治疗提供新的思路，对其分子机制的深入研究将为靶向SUMO化修饰的多发性骨髓瘤治疗奠定理论基础。