PDZK1抑制胃癌细胞增殖及分子机制的研究

PTEN inactivation plays a critical role in cancerogenesis and development of varieties of tumors. Lines of evidences indicate that abnormally high expression of PTEN phosphorylation is one of the main reasons of PTEN inactivation and gastric cancercinogensis and development, but the underline molecular mechanisms remain unclear. The results of our preliminary studies suggested that the PTEN phosphorylation level was significantly increased in gastric cancer cells, and the PTEN phorsphorylation was retarded by the interaction of PTEN with PDZK1. The PDZK1 expression was robustly decreased in gastric cancer cells. Thus we propose the hypothesis: By direct interaction with the carboxyl terminus of PTEN, PDZK1 block PTEN phosphorylation, leading to loss of PTEN function, activation of PI3K/Akt pathway. Thus abnormally low expression of PDZK1 in gastric cancer enhances proliferation ability of cancer cells.In this study, we will furher confirm the interaction of PDZK1 and PTEN with a variety of methods in gastric cancer, including GST pull dwon, overlay, co-immunoprecipitation, and conforcal microcopy, etc., and will further investigate the effects of this interaction on the PI3K/Akt signaling, and the proliferation of gastric cancer cells. The results of this study will reveal a novel mechanism for the regulation of PTEN phosphorylation and may provide further evidences in finding new drug targets for gastric cancer.

胃癌发病率位居我国恶性肿瘤之首。其中PTEN/PI3K/Akt通路异常激活起重要作用。在胃癌组织中因PTEN磷酸化异常引起PTEN失活和PI3K/Akt通路激活，导致胃癌细胞恶性增殖，然而其分子机制目前尚不清晰。我们初步发现：蛋白质PDZK1可与PTEN结合并抑制PTEN蛋白的磷酸化；在胃癌组织中PDZK1蛋白表达显著下调。由此，我们推测胃癌细胞可能因其PDZK1表达下调，使PTEN磷酸化水平增高，导致PTEN失活，激活PI3K/Akt通路，从而引起胃癌细胞的恶性增殖。为此，本课题拟采用多种方法确认PDZK1与PTEN在胃癌细胞中的相互作用，探索PDZK1对PTEN磷酸化的调节作用，并在细胞、动物和临床标本多个层面研究上述作用对胃癌细胞增殖的影响。本研究结果将揭示一种胃癌细胞中调节PTEN磷酸化水平的新机制，并为寻找新型胃癌治疗药物的作用靶标提供理论依据。

胃癌是世界上最常见的恶性肿瘤之一，其死亡率分别居男性和女性恶性肿瘤死亡率的第二和第四位。我国是胃癌高发国，发病率位居所有恶性肿瘤之首。多数胃癌患者确诊时已为进展期，平均五年生存率<1年，手术及化疗等传统方法对于胃癌的预后依然存在问题。为此，进一步研究胃癌发生、发展的分子机制具有重要的临床意义。PI3K/Akt信号通路的异常激活与胃癌的发生、发展密切相关，但其在胃癌细胞内表达调控的分子机制尚不清晰。我们研究发现，PDZK1主要通过其PDZ2、PDZ3结构域与PTEN羧基末端相互作用，从而抑制PTEN磷酸化，进而抑制PTEN/PI3K/AKT信号通路的激活。同时，PDZK1可以抑制胃癌细胞的增殖，同时裸鼠体内转移模型证明PDZK1可以抑制胃癌细胞在裸鼠体内的增殖。发现PDZK1对胃癌细胞增殖的影响依赖于其与PTEN相互作用。PDZK1通过与PTEN相互作用抑制PTEN磷酸化，从而抑制PI3K/AKT信号通路进而抑制胃癌细胞的增殖。最后，我们对TCGA数据库中胃癌患者进行GSEA分析，结果表明PDZK1低表达患者组织中，PTEN失活基因集、AKT通路基因集、细胞增殖基因集激活并富集在PDZK1低表达一侧，而细胞凋亡基因集则富集在PDZK1高表达的胃癌组织中。这些结果提示PDZK1对胃癌细胞的调控是由于其抑制PTEN/AKT信号通路、促进细胞凋亡、抑制细胞增殖所引起的。胃癌组织标本免疫组化检测相关蛋白表达水平，结果显示PDZK1在分期、分级更差的患者胃癌组织中表达水平更低，验证了胃癌组织中PDZK1表达降低，从而促进了PTEN的磷酸化，使PTEN活性增加而促进PI3K/AKT信号通路激活，最终促进了胃癌细胞的增殖。研究结果不仅有助于阐明PDZK1在胃癌细胞内调控增殖的分子机制，也进一步明确PDZK1在PTEN/PI3K/AKT信号通路介导的胃癌增殖中的作用，同时也为寻找新型胃癌治疗药物的靶标提供一定的理论依据。