癌蛋白tRXRα与PI3K/AKT信号通路的调节亚基p85α相互作用的分子机制研究

Retinoid X receptor α (RXRα), a unique member of the nuclear receptor (NR) superfamily, plays pleiotropic roles in the biological and pathological processes. Dysfunctions of RXRα are implicated in a number of diseases such as cancer. Like other nuclear receptors, RXRα is known to regulate the transcription of target genes by binding to DNA response elements in the nuclear. RXRαcould form homodimer or homotetramers with about one third of 48 human nuclear receptor including VDR、Nur77. But the RXRα protein level is often reduced in cancer cells and tumor tissues which is in part due to limited proteolytic processing of RXRα, which is called N-terminally-truncated RXRα(tRXRα). tRXRα, but not the full-length RXRα, could act to mediate the activation of PI3K/AKT in a number of cancer cell lines and induce anchorage-independent cell growth. But how tRXRα interact with the regulatory subunit p85α of PI3K/AKT signaling pathway remains unknown. This project will focus on the molecular mechanism of tRXRα-p85α interaction and the interaction domain between tRXRα and p85α. Briefly, in this project, some methods of biochemistry, molecular biology and cell biology will be used firstly to study the tRXRα-p85α interaction; and then the computer-aided simulation method for the structure study will be taken. Thus, this study will further our understanding of tRXRα on its physiological function and mechanism, and provide a new strategy for designing anti-cancer drugs targeting tRXRα.

视黄醇X受体α (RXRα) 是核受体超家族中的重要一员。正常的RXRα存在于细胞核里，与其它众多核受体如维生素D受体、孤儿核受体Nur77等形成异源二聚体，调控基因转录，维持正常细胞的生物学功能。然而，在许多肿瘤细胞和组织中，RXRα蛋白的N-末端被限制性切割，产生大量截短的RXRα蛋白片段，称为tRXRα。tRXRα不同于全长的RXRα，tRXRα可以从细胞核转位到细胞浆，与PI3K/AKT信号通路中的调节亚基p85α发生相互作用，激活肿瘤细胞的PI3K/AKT存活通路，促进肿瘤的发展。但tRXRα与p85α调节亚基相互作用的结构域尚未明确，这制约了进一步的靶向tRXRα的药物研究。本项目将围绕tRXRα与p85α相互作用的分子机制展开研究，结合生物大分子相互作用的生物学手段及计算机辅助模拟，系统深入地研究二者相互作用的结构域，为开发靶向tRXRα的抗癌新药打下基础。

类视黄醇X受体α（RXRα），是核受体超家族中重要的一员，参与调控人体生长、分化、代谢、免疫和死亡等生理过程。RXRα的表达或功能异常与人体的许多疾病相关。这也使得RXRα成为药物开发的一个重要靶点。. 前期研究结果表明，在许多癌细胞和肿瘤组织中，RXRα被特异性切割，产生N端截短的RXRα，即tRXRα（truncated RXRα）。tRXRα通过与PI3K调节亚基p85α相互作用，激活AKT信号通路，促进癌细胞的生长和存活；而全长的RXRα并不与p85α相互作用，且不激活AKT信号通路。非甾体类抗炎药（Non-Steroidal Anti-Inflammatory Drugs，NSAIDs）舒林酸，可以靶向tRXRα，抑制tRXRα与p85α的相互作用，抑制AKT的激活，诱导肿瘤细胞凋亡。舒林酸的衍生物K-80003与tRXRα的亲和性更强，治疗肿瘤效果更好。. 本项目在前期研究的基础上，进一步深入研究tRXRα与p85α相互作用的具体作用机制及相互作用的结构域以及小分子化合物K-80003与tRXRα结合的晶体结构及分子机制，揭示了RXRα的一种全新的非基因型功能。蛋白质结晶X衍射分析的结果显示K-80003通过诱导tRXRα形成四聚体，从而抑制了tRXRα与p85α的相互作用。同时，我们发现，K-80003可以诱导tRXRα和RXRα-LBD形成四聚体，却不能诱导全长的RXRα形成四聚体，进一步揭示了RXRα与tRXRα的不同：全长的RXRα自身可以形成N端与C端的相互作用，而tRXRα由于缺失了N端的80个氨基酸，无法形成自身的N端C端相互作用，暴露出的结构域与p85α发生相互作用。同时，我们还发现p85α作为tRXRα的一个辅助调节因子与tRXRα结合。对p85α与tRXRα结合的分析鉴定了p85α的BCR结构域中的LXXLL基序能够与RXRα的LBD结构域相互作用。BCR-LXXLL介导的p85α与tRXRα的相互作用导致AKT的激活，促进肿瘤细胞的增殖。小分子化合物K-80003能够诱导tRXRα的四聚化，从而抑制了tRXRα和p85α的相互作用，抑制了肿瘤细胞的增殖。这一重要研究成果进一步加深了我们对tRXRα的生理功能和作用机制的理解，更为重要的是为设计针对tRXRα的抗肿瘤药物提供了新的策略。