NOR1通过抑制PDK1表达调控细胞能量代谢的机制研究

NOR1（oxidored-nitro domain containing protein 1）是我室率先克隆得到的新基因，NOR1基因在鼻咽癌中表达下调，在急性粒细胞性白血病细胞中存在启动子高甲基化，并具有抑制肿瘤细胞生长的作用，是一个肿瘤抑瘤基因。前期研究发现NOR1具有抑制乳酸生成，促进线粒体有氧代谢的作用，并引起能量代谢关键调控分子PDK1表达下调，促进低氧诱导的细胞凋亡。本项目拟在前期工作基础上，以鼻咽正常上皮细胞系NP69及癌细胞系5-8F、MCF7为模型，进一步研究NOR1对细胞能量代谢、细胞增殖与凋亡的调控作用；通过研究PDK1与NOR1表达与功能之间的关联及NOR1抑制PDK1表达的机制，阐明NOR1通过抑制PDK1启动子活性，抑制其表达，从而调控细胞代谢和抑制肿瘤的分子机理。

NOR1（oxidored-nitro domain containing protein 1）是从鼻咽癌中克隆得到的新基因，前期研究结果表明NOR1基因mRNA在鼻咽癌组织和细胞系中表达下调，而在鼻正常鼻咽粘膜上皮细胞中高表达。NOR1蛋白部分定位于线粒体，可能影响细胞能量代谢。本项目从检测NOR1蛋白在鼻咽癌等多种肿瘤组织中的表达入手，通过免疫组化证实NOR1蛋白在鼻咽癌、睾丸癌等组织中表达下调，且与鼻咽癌患者预后相关。建立了稳定表达NOR1的鼻咽癌细胞系，以及稳定干扰NOR1表达的HeLa、MCF7细胞系，证实NOR1具有抑制肿瘤细胞恶性生物学行为的作用，是一个新的抑瘤基因，而启动子DNA甲基化修饰是导致NOR1在鼻咽癌组织中表达下调的表观遗传机制。稳定表达NOR1引起鼻咽癌细胞能量代谢改变，主要表现为糖酵解受抑制，同时肿瘤细胞氧耗量降低，提示NOR1引起了细胞代谢重编程。PDK1蛋白在鼻咽癌细胞系和鼻咽癌组织中表达上调。稳定表达NOR1抑制了鼻咽癌细胞PDK1表达，上调Bax蛋白，激活线粒体凋亡途径引起细胞色素c释放，活化caspase级联反应，促进了缺氧引起的鼻咽癌细胞凋亡。NOR1抑制了鼻咽癌细胞基础水平的自噬，可能是其影响代谢重编程的原因。NOR1启动子受HSF1、NRF1调节，氧化应激通过激活HSF1、NRF1促进NOR1表达，反馈调节肿瘤细胞在氧化应激状态下的存活能力。NOR1抑制了氧化应激诱导的鼻咽癌细胞自噬，上调线粒体Bax/Bcl-xL比例，促进氧化应激状态下自噬向凋亡转换，引起smac释放，促进肿瘤细胞凋亡。瞬时干扰NOR1抑制了氧化应激诱导的HeLa细胞死亡。NOR1与顺铂协同抑制鼻咽癌细胞自噬，提高鼻咽癌细胞对顺铂的化疗敏感性。此外，克隆得到小鼠、大鼠NOR1同源基因，证实NOR1是一个在进化上保守的基因家族。对小鼠、大鼠NOR1基因组织表达规律进行研究，发现小鼠、大鼠NOR1基因/蛋白在睾丸组织、神经元、上呼吸道粘膜上皮细胞高表达。发现人NOR1基因第二外显子选择性剪切方式，研究了NOR1基因不同选择性剪切异构体在不同组织中的分布规律。综上所述，本研究基本按照研究计划进行，本着科学客观的原则，做出了一些小的调整，初步阐明了NOR1基因通过影响细胞自噬和能量代谢重编程，抑制肿瘤细胞恶性生物学行为的作用。