DNA损伤应答新基因Miip通过HDAC6调控自噬和有丝分裂及耐药机制研究

DNA repair is the major cause of chemoresistance. DNA damage activates a complex cellular and molecular events. Except the DNA repair gene expression/ protein activation and function, events associated with DNA damage reponse are coordinately stimulated and regulated, such as G2/M arrest that provides with the time for DNA repair and autophagy to provide with energy, substances and turnover of DNA repair proteins. Our previous findings of the inhibition of cell migration and invasion by Miip via HDAC6 suggest that Miip could modulate autophagy and mitosis through HDAC-mediated assembly and disassembly of microtubule and microfilament. Miip can interacts with Cdc20, a adaptor and activator of APC/C, a E3 ubiquitin ligase, suggesting that Miip be ubiquitinated by APC/Cdc20 and then degraded. Glioma patients with low Miip expression exhibits a poor prognosis. Our preliminary studies show that DNA damage stimulates rapid Miip protein degradtion, implying that Miip may participate in DNA damage response. Altogether,the project will investigate whether Miip regulates DNA damage repair through downstream HDAC6-mediated autophagy and mitosis and upstream APC/Ccdc20-mediated ubiquitination and proteasome degradation pathways at the cellular, molecular and aniaml model levels.

DNA损伤修复是化疗耐药的关键原因。损伤激活复杂的细胞和分子事件,除DNA修复基因/蛋白及时的表达/激活和作用，辅佐DNA修复的相关事件也受精密调控，如：激活G2/M监控点（G2/M阻滞，为修复提供时间）和自噬（提供能量、底物及调控DNA修复蛋白水平）。研究提示，基因Miip除抑制细胞迁移和侵袭外，可能还通过HDAC6介导微管和微丝的聚集和解聚，调控自噬和有丝分裂；Miip能结合APC/C（E3泛素连接酶）的适配体和激活体Cdc20, 推测其被APC/CCdc20泛素化而降解;Miip低表达的脑胶质瘤患者预后差。预实验发现,DNA损伤伴随Miip 蛋白下降，提示Miip参与DNA损伤应答。据此,本课题采用细胞、分子和小鼠模型手段，研究Miip是否通过下游HDAC6介导的自噬和有丝分裂及上游APC/Ccdc20的调控,参与DNA损伤应答,抑制耐药，为研发改善化疗疗效的联合靶点提供证据。

化疗和放疗的耐受是肿瘤治疗疗效不佳的主因,与DNA损伤应答和修复的调控密切相关。DNA损伤后，正常的应答机制将决定细胞是修复损伤的DNA（低损伤）或选择凋亡（过度损伤）；若应答出错或不应答，细胞将产生对损伤DNA的耐受，最终导致正常细胞的癌变或癌细胞的进一步恶性。DNA损伤的应答和修复涉及一系列复杂的细胞和分子事件，包括: DNA损伤应答和修复蛋白的表达/激活，细胞周期停滞（为修复提供时间），自噬激活（提供能量、底物和调控DNA修复蛋白水平）。深入阐明这些事件的分子机制将为肿瘤发生、为临床提高化疗和放疗的疗效提供科学的依据。本项目主要研究Miip通过HDAC6调控自噬和DNA损伤应答和修复及耐药和成癌的功能和机制。. 本项目研究发现，肿瘤细胞表达Miip基因的水平直接影响细胞对化疗药物的耐受性，Miip表达水平降低，耐药性增强。这与我们同时发现的Miip在原发胶质母细胞瘤中的表达降低，对放疗和化疗的敏感性减弱和患者生存期缩短的结果完全吻合。进一步的机制研究确认了Miip是DNA损伤应答基因。Miip敲除减缓ATM通路介导的DNA损伤应答的标志蛋白γ-H2AX的产生。2014年07月第一篇文章报道，胞核HDAC6直接参与DNA损伤修复蛋白调控、抑制DNA损伤修复和促进耐药。我们发现Miip敲除增强 HDAC6蛋白的稳定性，减弱HDAC6的泛素化降解。Miip敲除可能通过上调HDAC6抑制修复复合体MRN的形成，从而抑制MRN介导的ATM激活和γ-H2AX的产生。其次，早有大量的研究报道，HDAC6促进自噬。我们发现Miip敲除增强自噬体形成的标志蛋白LC3-II的量，降低自噬底物p62更明显。所以，Miip可能通过降低HDAC6抑制自噬活性。DNA损伤诱导皮肤成癌实验进一步揭示，Miip敲除可能使小鼠易发肿瘤。. 该研究的意义及价值在于，首次确认了Miip是重要的DNA损伤应答基因、促进DNA损伤的应答；Miip的表达水平与放疗和化疗的疗效和患者生存期显著相关。这些结果为临床用肿瘤组织Miip的表达水平来协助筛选适合放疗或放疗+化疗的合适患者、判断患者生存期的应用提供了科学依据。