抑癌蛋白PTEN的Neddylation修饰及功能调控研究

PTEN, a tumor suppressor protein, is involved in the development of cancer. In different conditions, post-translational modifications of PTEN can dynamically change its lipid and protein phosphatase activity, and its localization and stability. Neddylation, the covalent attachment of the ubiquitin-like protein Nedd8, is essential for the viability of most organisms and is involved in the development of cancer. The currently reported Nedd8 substrates are no more than twenty, and most neddylated proteins were notT found out. Recently, we found ubiquitin E3 ligase XIAP promotes the neddylation of PTEN and increases its accumulation in the nucleus, thus leads to the activity enhancement of PI3K-Akt pathway. In this project, we plan to intensivly investigate the regulation mechanism of PTEN Neddylation modification. In addition, we will also characterize the key sites responsible for the modification between PTEN and Neddylation, and explore the effect of physiological function in tumor development. Our project could not only shed new light on the neddylation function and mechanism, but also will contribute to elucidate the regulatory mechanisms of PTEN tumor suppressor.

抑癌蛋白PTEN与许多肿瘤发生发展关系密切，在不同条件下，PTEN可发生不同的翻译后修饰，不仅能影响PTEN的脂质磷酸酶及蛋白磷酸酶的活性，而且能影响PTEN的细胞亚定位及其稳定性。类泛素蛋白Nedd8介导的Neddylation修饰为个体发育、存活所必需，其异常与肿瘤关系密切，但目前已知Nedd8修饰底物数量仅有20个左右，亟待挖掘与研究。我们前期研究首次发现泛素连接酶XIAP催化PTEN发生Neddylation修饰，共价修饰导致PTEN在核内集聚，使得PI3K-Akt通路得以激活。本项目拟在此基础上深入研究Neddylation修饰对PTEN抑癌功能的调控机制，鉴定PTEN发生Neddylation修饰的位点，以期探索PTEN这一新的翻译后修饰在肿瘤发生发展中的功能，研究结果不但拓宽对Nedd8修饰的功能与机制认识，而且对于深入理解PTEN的调控机理具有重要意义。

抑癌蛋白PTEN在细胞质中通过其脂质磷酸酶活性，调节第二信使PIP3的磷酸化水平，阻断Akt/PKB通路；PTEN在核内主要通过相互作用参与调节DNA损伤修复、维持染色体稳定等。PTEN的核-细胞质穿梭受到泛素化、SUMO化和磷酸化的调控，并且目前认为核PTEN具有抑制肿瘤的功能。本研究中，我们发现PTEN K197和K402位点发生Neddylation修饰，XIAP为特异性催化PTEN Neddylation修饰的连接酶，NEDP1为去连接酶；PTEN Neddylation修饰水平的高低与葡萄糖浓度成正比，Neddylation修饰促进PTEN入核，使得PI3K/Akt通路激活；与已知核内PTEN的抑癌功能截然相反，Neddylation修饰的PTEN入核后去除脂肪酸合成酶FASN的酪氨酸磷酸化修饰，削弱泛素连接酶TRIM21和FASN的相互作用，降低FASN的泛素化修饰进而增强其蛋白稳定性，FASN的活化显著增强脂肪酸从头合成途径，促进乳腺癌的发生和发展；虽然临床上乳腺癌患者中PTEN蛋白表达降低，但Neddylation修饰的PTEN表达显著升高，且与乳腺癌的恶性发展和预后密切相关。