基于分子影像可视化动物模型对TRAF4调控鼻咽癌放疗抵抗分子机制的研究

Radiation resistance is one of the major reasons which caused nasopharyngeal carcinoma clinic treatment failure. Molecular imaging and visualizable animal model provide a new monitoring method for studying the interaction between tumor cells and microenvironment in vivo, and more importantly, it’s a valuable platform which can used for comprehensively understanding the process of tumor occurrence, development, invasion and metastasis. Our previous studies revealed that TRAF4 is highly expressed in radiation resistance nasopharyngeal carcinoma cells which accompanied by CHK1 phosphorylation and hyperactivation. Radiation treatment not only promoted the interaction between CHK1 and TRAF4, but also substantially induced TRAF4 auto-polyubiquitination. Additionally, radiation induced CHK1 phosphorylation is mainly dependent on TRAF4 expression. Here, we will use the molecular imaging technology and visualizable animal model to illustrate the molecular mechanism of TRAF4 mediated nasopharyngeal carcinoma radiation resistance which involved in TRAF4 regulated CHK1 unibiquitination and activation. Our study will provide new ideas for the radiotherapy of nasopharyngeal carcinoma. Besides, it will have an important clinical significance and application prospects for targeted therapy and sensitizing radiotherapy.

鼻咽癌放疗抵抗是导致临床治疗失败的主要原因。基于分子影像的可视化动物模型为研究活体内肿瘤细胞与其周围环境的相互作用提供了一种全新的监测方法，为更清晰和深入的了解肿瘤的发生发展及侵袭转移提供了良好的平台。我们前期研究发现，在鼻咽癌放疗抵抗的细胞内TRAF4表达上调伴随着CHK1的异常高磷酸化活化。放射处理在促进CHK1与TRAF4相互作用的同时，明显促进了TRAF4的自身多聚泛素化活化，而且，CHK1的磷酸化活化对TRAF4的表达具有明显的依赖性。本项目将以TRAF4调控的CHK1泛素化修饰为切入点，利用分子影像可视化动物模型为研究平台，从蛋白质翻译后修饰及DNA损伤修复的角度阐明鼻咽癌放疗抵抗的分子机制，这将为鼻咽癌的靶向治疗和放射增敏提供依据。

细胞周期检测点激酶1（checkpoint kinase 1, CHK1）在药物、电离辐射（IR）和紫外线（UV）等引起的DNA损伤修复和细胞周期S期和G2期检测点调节中发挥重要作用。近年来研究表明，CHK1的磷酸化活化受多聚泛素化调控，K63介导的多聚泛素化修饰是CHK1活化的前提。而且，肿瘤细胞内CHK1的异常高表达或活化与鼻咽癌的放疗抵抗密切相关。我们前期研究首次证实肿瘤坏死因子受体相关因子4（tumor necrosis factor receptor associated factor 4, TRAF4）具有泛素E3功能，其在肺癌细胞内的高表达参与了AKT的活化及肿瘤细胞的糖酵解调控。到目前为止，TRAF4已被证实在多种肿瘤中异常高表达，但其参与细胞癌变的分子机制还不清楚。本项目前期研究发现在人的鼻咽癌放疗抵抗细胞HK1-IR和CNE2-IR内存在TRAF4的异常高表达，而且基因沉默TRAF4抑制了DNA损伤信号导致的CHK1激酶磷酸化活化。因此，我们推测TRAF4有可能参与CHK1的泛素化修饰及磷酸化活化调控。基于此，本项目通过细胞增殖实验，平板克隆形成实验，软琼脂克隆形成实验，免疫印迹，免疫共沉淀，泛素化实验及体内动物实验等一系列实验技术，探讨了TRAF4调控CHK1活化的分子机制。本研究创新性发现TRAF4可以作为CHK1的E3酶，在DNA损伤信号刺激下促进CHK1的K63介导的多聚泛素化从而促进CHK1的活化及其对DNA损伤修复的帮助。证实了TRAF4调控CHK1泛素化对鼻咽癌细胞放疗抵抗的重要性，并利用可视化动物模型证实TRAF4在体内促进了鼻咽癌细胞放疗抵抗。本项目取得的创新性发现为鼻咽癌的临床放疗增敏提供了新的思路。