E2F1转录调控去泛素化酶JOSD1提高SNAIL蛋白稳定性在食管癌转移及化疗耐药中的作用和机制研究

SNAIL, a master regulate factor of epithelial to mesenchymal transition, plays a vital role in tumor metastasis and chemoresistant. SNAIL is highly unstable protein with a very short half-life. So far, several E3 ligases have been reported to degrade SNAIL. However, the deubiquinase that controls SNAIL deubiquitination remains undefined. In this study, we identified JOSD1 as a deubiquitinase could regulate SNAIL stability by whole genome screen using dual luciferase reporter system, then we found out E2F1 as upstream transcription factor of JOSD1. Our study reveal the influence of E2F1-JOSD1 induced SNAIL stability on esophageal cancer cell metastasis and chemoresistance both in vitro and in vivo. Subsequently, we make a further investigation to detect E2F1, JOSD1 and SNAIL expression in ESCC tisses and their relationship with clinical pathologic features were evaluated. Furthermore, computer aided drug screening platform was employed to seek potential small molecule inhibitors targeting JOSD1. Our study will clarify the role of E2F1-JOSD1-SNAIL regulation axis in ESCC metastasis and chemoresistance and this will provide us a possible new therapeutic strategy for treating cancer metastasis and chemoresistance.

SNAIL是EMT过程中最重要的调控因子，在肿瘤转移和化疗耐药中扮演重要角色。SNAIL高度不稳定，受多个泛素连接酶调控发生泛素化降解，但其去泛素化调控尚不完全清楚。本研究在前期SNAIL泛素化工作基础上，基于双荧光素酶报告基因策略在全基因组筛选到调控SNAIL蛋白稳定性的去泛素化酶JOSD1，并确认其上游调控转录因子E2F1。本项目拟利用细胞学实验和动物模型，从体内外明确E2F1-JOSD1去泛素化调控SNAIL稳定性对食管癌转移及化疗耐药的影响；进一步通过免疫组化检测食管癌组织样本中E2F1、JOSD1和SNAIL的表达情况，分析其表达与食管癌患者病理学分期分级、预后等的相关性；最后运用计算机辅助药物筛选平台筛选针对JOSD1的小分子抑制剂。本研究将明确E2F1-JOSD1-SNAIL调控轴在肿瘤转移及化疗耐药中的作用及机制，为防治食管癌转移和提高化疗敏感性提供潜在的药物干预靶点。

我国食管癌以食管鳞癌为主。食管癌早期症状不明显，临床确诊时约70%-80%的患者已丧失手术机会，新辅助化疗以及辅助化疗广泛用于食管癌的治疗，而且化疗及放疗已成为局部晚期食管癌的主要治疗方式。食管癌患者对化疗治疗不敏感且易对化疗产生多药耐药，而且患者治疗结束后易出现肿瘤复发或转移。尽管在手术技术、诊断及时性及综合治疗等方面现代医学已经取得了很大的提高，但是因癌细胞侵袭转移以及化疗耐药引起的病人死亡仍然是癌症患者及医生共同面对的最大敌人。因此深入研究ESCC 转移以及化疗耐药的机制，筛选调控其转移以及化疗抵抗的关键靶点将为阐明食管癌发生发展的分子机制做出新的阐释，并为食管癌的临床诊断和治疗提供新的治疗靶点以及新的治疗策略。本课题利用CRISPR/Cas9基因编辑技术和Brunello iBar文库筛选食管癌顺铂耐药相关基因。值得注意的是，我们通过高通量测序和顺铂耐药试验确定ERCC8为一种新的顺铂耐药基因。鉴于目前免疫治疗尤其是PD1/PDL1治疗对食管癌有响应但同时获益人群有限，因此探究调控食管癌免疫相关抑制因子尤其是PDL1表达尤为重要。我们基于基因KO以及碱基编辑的筛选策略，针对全部的编码基因以及70多万丝氨酸、苏氨酸以及酪氨酸的位点进行编辑，筛选出了一系列的调控食管癌细胞PDL1和HLA表达的关键基因和关键氨基酸位点。与此同时，我们基于全基因组CRISPR/Cas9筛选探寻调控槐耳诱导肺癌细胞死亡的作用及分子机制。最后，我们总结自己课题组发表的多篇调控SNAIL泛素化与去泛素化的基因，并且关注了SNAIL跟免疫治疗的关系，对SNAIL在肿瘤转移以及免疫治疗中的作用进行了展望。这些结果将为食管癌的精准治疗提供强有力的理论依据。