NDRG2/p53正反馈环路促进乳腺癌化疗敏感性的机制研究

The chemotherapeutic drugs, such as doxorubicin, were widely used in the clinic. The major antitumor mechanism of Doxorubicin includes destorying the genome structure and initiating p53-dependent apoptotic pathway. However, the tumor cells could inhibit p53 expression and trigger the DNA damage repair response (DDR) to defense the genotoxic treatment. Thus, it's critical to restore the expression of p53 and inhibit the cellular DDR ability to increase the chemotherapeutic sensitivity. Our group firstly reported NDRG2 (N-myc downstream regulated gene 2) as a tumor suppressor gene. Our previous data found that NDRG2 was directly transactivated by p53 and involved the p53-dependent apoptosis induced by doxorubicin in breast cancer cells. Remarkably, our recent results showed that NDRG2 could increase the doxorubicin sensitivity of breast cancer cells, which mainly through upregulating p53 expression and inhibiting DDR. So, we hypothesize that there is a positive feedback loop between NDRG2 and p53 which dominates the doxorubicin sensitivity of breast cancer cells. But the detailed mechanism of this loop needs to be elucidated. The current project plans to uncover the mechanism and the biological function of this feedback loop based on the molecular regulation, cellular function, animal in vivo and clinical breast cancer samples analysis. We believe our project will provide new durg targets for chemotherapeutic sensitivity promotion.

阿霉素等肿瘤化疗药物的临床应用极为广泛，直接破坏细胞基因组结构和启动p53等细胞凋亡信号是其发挥肿瘤杀伤作用的主要机制。但肿瘤细胞可通过抑制p53活性和激活DNA损伤修复反应（DDR）等机制抵抗药物作用。因此，有效恢复p53表达和抑制DDR是提高肿瘤细胞化疗敏感性的关键。NDRG2是课题组首先报道的新抑癌基因，前期研究显示NDRG2直接受p53的转录激活调控，并参与了阿霉素作用下的p53诱导细胞凋亡过程。我们近期发现NDRG2可提高乳腺癌细胞对阿霉素的治疗敏感性，并且可能是通过上调p53和抑制DDR发挥的作用。因此，NDRG2和p53间可能存在着正反馈的交互调控环路，并决定着乳腺癌对阿霉素的治疗敏感性，但这一反馈环路的详细机制有待进一步阐明。本项目将从分子、细胞、动物和临床标本四个层次，揭示NDRG2/p53正反馈环路的作用机制，并解析其生物学功能，为提高乳腺癌的化疗敏感性提供新的药物靶点

阿霉素等肿瘤化疗药物的临床应用极为广泛，直接破坏细胞基因组结构和启动p53等细胞凋亡信号是其发挥肿瘤杀伤作用的主要机制。但肿瘤细胞也可以通过启动p53依赖的DNA损伤修复反应（DDR）等机制抵抗药物作用。因此，明确肿瘤细胞的DNA损伤修复机制是提高肿瘤细胞化疗敏感性的关键。NDRG2是课题组首先报道的新抑癌基因，前期研究显示NDRG2直接受p53的转录激活调控，并参与了阿霉素作用下的p53诱导细胞凋亡过程。本课题拟进一步明确NDRG2促进乳腺癌细胞对阿霉素治疗敏感性的生物学功能，并阐明其作用机制。.我们利用qRT-PCR 和 western blot 分析，发现NDRG2在乳腺癌耐阿霉素（adriamycin，ADR）细胞中低表达。在 MCF-7/ADR 耐药细胞中过表达 NDRG2，可以促进细胞的凋亡并恢复对阿霉素的治疗敏感性。分别在内源性p53为野生型（MCF-7）和突变型（MDA-MB-231、T47D）的乳腺癌细胞中建立NDRG2过表达的细胞株。发现NDRG2 能够明显促进p53 野生型的乳腺癌细胞的凋亡和对阿霉素的敏感性；而在p53 突变型乳腺癌细胞T47D和 MDA-MB-231中，NDRG2 过表达不发挥作用。.在 p53 野生型乳腺癌细胞 MCF-7中，NDRG2可明显促进DNA损伤标记分子γH2AX 的表达，而抑制DNA损伤修复分子RAD51 的表达。进一步用 pDR-GFP/ I-SceI 系统检测 NDRG2 对细胞DNA损伤同源重组修复的影响，发现NDRG2 可以明显抑制MCF-7细胞的同源重组修复能力。抑制p53 的表达可以拮抗 NDRG2 对细胞同源重组修复的抑制作用。机制研究显示，NDRG2可以抑制促凋亡分子Bad 的蛋白质降解途径，增加其蛋白稳定性。进一步促进p53 与 Bad 的结合，并定位于细胞的线粒体，从而抑制 p53的核定位和DNA损伤修复能力。.通过本课题的研究，我们发现 NDRG2 可以促进 p53 野生型乳腺癌对化疗药物阿霉素的敏感性。我们的研究不仅明确了 NDRG2 在化疗药物阿霉素敏感性中的作用，更进一步揭示了 NDRG2 调控p53的分子机制，为 NDRG2 在乳腺癌治疗中的应用提供了强有力的依据。