mTOR/CRL7/IRS-1调控轴抑制肿瘤发生的分子机制研究

Our original work has established that cullin7 is a molecular scaffold that organizes an E3 ubiquitin ligase complex named CRL7, which contains the F-box protein Fbw8, Skp1 and the ROC1 RING finger protein. Our recent work demonstrated that the CRL7 E3 ligase targets insulin receptor substrate 1 (IRS-1) for ubiquitin-dependent degradation in an mTOR-dependent manner. The reduction of IRS-1 suppresses the activity of PI3K, thus inhibiting the progression to malignancy. Based on these results and data in the literature, we propose a role for the mTOR/CRL7/IRS-1 axis in tumor suppression. .To determine our hypothesis, we plan to study the functional role and molecular mechanism of mTOR/CRL7/IRS-1 axis in the oncogenic viral T antigen induced cell malignancy transformation. More importantly, we want to develop strategy, screening small molecules that enhance degradation of IRS-1 by the CRL7 E3 ligase and using mouse model to verify these candidates. This project intends to study the mechanism of the mTOR/CRL7/IRS-1 axis in tumor suppression. The success of this project will provide a new therapy target for cancer drug development.

申请者前期研究发现一个新的脚手架蛋白cullin7，它可以将Fbw8、Skp1和ROC1组成一个E3泛素连接酶CRL7。我们进一步研究证实，CRL7 E3泛素连接酶在mTOR的作用下会使胰岛素受体底物-1（IRS-1）发生泛素化降解。而IRS-1表达的降低可以抑制PI3K的活性，最终抑制细胞的恶性转化。因此，我们提出科学假说mTOR/CRL7/IRS-1调控轴在抑制肿瘤中起重要作用。.为阐明这一假说，我们通过研究mTOR/CRL7/IRS-1调控轴在T抗原诱导细胞恶性转化过程中的调控机制，在细胞及分子水平阐明mTOR/CRL7/IRS-1调控轴在抑制肿瘤发生中的生物学功能和分子机制；我们还将筛选具有抗肿瘤作用的IRS-1降解促进剂，利用裸鼠移植瘤模型验证这些化合物的癌症治疗潜能。本研究的开展将为阐明mTOR/CRL7/IRS-1调控肿瘤的分子机制提供新的思路，为抗肿瘤药物的开发提供新靶标。

猴病毒40（SV40）的大T抗原（LT）通过抑制关键的肿瘤抑制蛋白（包括p53和视网膜母细胞瘤家族成员）引起致癌转化。此外，SV40转化需要将LT与Cullin 7（CUL7）结合。CUL7是Cullin-RING E3泛素连接酶7（CRL7）的核心组成。然而，LT-CUL7相互作用的病理机制尚不清楚。在本研究中，我们发现了SV40 LT可以在体内和体外抑制CRL7的泛素连接酶功能。我们发现，野生型SV40 LT降低了CRL7靶蛋白胰岛素受体底物1（IRS1）的26S蛋白酶体依赖性蛋白水解。但是突变体SV40 LTΔ69–83不能与CUL7结合，也不具有这种作用。IRS1是胰岛素和胰岛素样生长因子1信号通路的组成部分。SV40 LT表达导致IRS1蓄积和半衰期的延长。在体外，纯化的SV40 LT以浓度依赖性方式降低了CRL7依赖性IRS1泛素化。SV40 LT的过表达或用siRNA降低CUL7，均导致IRS1下游信号途径PI3K/AKT和Erk-MAPK的活性增强，以及下游靶基因c-fos的上调。最后，癌胚抗原424 /SV40 LT转基因小鼠的SV40 LT阳性癌表现出IRS1蛋白水平升高和下游信号通路的激活。综上所述，这些数据表明SV40 LT保护IRS1免受CRL7介导的降解，从而维持高水平的原始的IRS1下游信号通路。