肝细胞癌中Gankyrin-Nrf2通路抑制线粒体自噬发挥促癌作用的病理机制研究

Hepatocellular carcinoma (HCC) is a common type of malignant tumor in China. Disorders of metabolism and mitochondrial is significant to the tumorigenesis and malignant of HCC. Mitophagy is important to the homeostasis of mitochondrial. It’s consequential to find the alternation and mechanism of mitophagy in HCC. We have found that Gankyrin-Nrf2 could increase the quantity and function of mitochondria and inhibit mitophaghy. One hand, this research intends to validate the effect of Gankyrin-Nrf2 on mitochondria and mitophagy in clinical samples. On the other hand, we want to find the molecular mechanism which Gankyrin-Nrf2 inhibits mitophagy and its meaning in the tumorigenesis and progression of HCC. This work could identify the effect of Gankyrin-Nrf2-mitophagy in the tumorigenesis of HCC and the underlying value of Gankyrin-Nrf2 in the therapy of HCC.

肝细胞癌是我国常见的恶性高发肿瘤之一，代谢功能和线粒体稳态改变是肝细胞癌发生发展及恶性转变的重要影响因素。线粒体自噬是维持线粒体稳态的重要途径，研究其在肝细胞癌中的变化及其调控机制具有重要意义。肝细胞癌中Gankyrin-Nrf2通路能够清除ROS、拮抗细胞凋亡并促进肝癌发展。前期我们发现在细胞水平Gankyrin-Nrf2能够增加肝细胞癌线粒体的数量、增强线粒体呼吸功能并抑制线粒体自噬过程。本项目拟在前期工作基础上在临床样本水平明确Gankyrin-Nrf2抑制线粒体自噬过程的临床病理学意义；采用分子生物学方法明确其分子机制；最终结合实验动物模型研究Gankyrin-Nrf2抑制线粒体自噬进而促进肝细胞癌发展的作用。本课题的实施有助于明确Gankyrin-Nrf2通路抑制线粒体自噬过程在线粒体稳态、肝癌发生发展中的作用及其作为肝细胞癌潜在治疗靶标的治疗价值，为后续转化医学研究奠定基础。

本课题主要研究肝癌中Gankyrin-Nrf2信号通路对线粒体自噬过程的调控作用及其分子机制。Gankyrin-Nrf2信号通路能够抑制肝癌细胞的线粒体自噬过程，稳定细胞线粒体功能。干扰Gankyrin及Nrf2能够促进Parkin在线粒体上的聚集进而诱导线粒体自噬过程。通过转录组学分析发现Gankyrin能够调控线粒体自噬相关蛋白TIGAR的转录。进一步在mRNA及蛋白水平验证了Gankyrin及Nrf2能够调控TIGAR的表达，且Gankyrin及Nrf2对TIGAR的调控不依赖于p53。通过对TIGAR启动子区序列分析发现其启动子区存在ARE元件，进一步通过染色质免疫共沉淀实验验证Nrf2能够结合TIGAR启动子区并调控其转录。通过回补实验验证Gankyrin-NRF2信号通路通过TIGAR调控线粒体自噬过程。干扰Gankyrin及Nrf2能够促进BNIP3二聚体定位于线粒体，回补TIGAR后这一过程则被抑制。临床肝癌组织中Gankyrin与TIGAR的表达存在正相关。Gankyrin-Nrf2通过TIGAR介导的BNIP3二聚体在线粒体的定位调控肝癌细胞线粒体自噬过程，为肝癌的代谢重编程研究及肝癌的精准靶向治疗提供了新的思路。