Akt-Beclin-1新信号通路介导的自噬在肿瘤耐药中的作用

Chemoresistance is a major obstacle to successful cancer therapy. Although previous studies have described some molecular mechanisms of chemoresistance, the function of autophagy in chemoresistance is still unknown. Our previous printed reports demonstrated that Akt and Bcl-2 family proteins played an important role in chemoresistance of cancer. Now, our studies first reveal that Akt positively mediates autophagy, and that Akt-mediated autophagy is dependent on the phosphorylation of Beclin-1 in cancer cells, which develop chemoresistance during the course of cisplatin treatment. So we speculate that Akt mediated-Beclin-1 signaling pathway modulates autophagy and chemoresistance of cancer. We will use a variety of techniques (proteomics, GST pull-down assay, immunoprecipitation, etc) to study the function interaction of Akt with Beclin-1. We hope to find the molecular networks of Akt-Beclin-1 pathway and demonstrate the function of Akt-Beclin-1 signaling pathway in autophagy and chemoresistance of cancer. We will elucidate the molecular mechanism of Akt-Beclin-1 pathway in tumorigenesis and advanced malignancy. These findings will provide new theoretical basis for cancer therapy.

肿瘤耐药是造成肿瘤化疗失败的主要原因之一。因此，研究肿瘤耐药的机制并逆转耐药具有重要意义。虽然很多研究对肿瘤耐药的分子机制进行了阐述，但是自噬（autophagy）在肿瘤耐药中的作用还很少被报道。申请人已发表的工作对Akt和Bcl-2家族蛋白在肿瘤耐药中的作用进行了研究，进一步的研究首次发现在肿瘤敏感细胞株向耐药株转化过程中，Akt正调控自噬，而且Akt通过调控Beclin-1的磷酸化来介导自噬。这些结果显示在肿瘤耐药过程中，可能存在着一条Akt-Beclin-1介导的自噬新通路。本项目在此基础上综合运用蛋白组学，GST pull-down等技术研究Akt和Beclin-1的相互作用以及调控的分子机制，揭示自噬在肿瘤耐药中的作用。并且运用裸鼠模型探讨Akt-Beclin-1新信号通路在肿瘤治疗中的作用。这个信号通路的研究能为临床治疗肿瘤提供新的方向和理论依据。

肿瘤治疗过程中及易出现肿瘤耐药的现象。这样，研究肿瘤治疗中肿瘤耐药的机制对于治疗肿瘤有非常重要的意义。近期的研究表明肿瘤细胞的凋亡和自噬过程的缺失是肿瘤耐药的一个重要原因之一。肿瘤细胞凋亡的关键蛋白很多，其中，Bcl-2家族蛋白和Akt等激酶分子在其中起着重要作用。细胞凋亡过程中，Bcl-2家族起着重要的作用。Bcl-2家族蛋白分为促凋亡和抑凋亡两种类型蛋白。通过这两种蛋白的相互作用来调节凋亡。而自噬中，Beclin-1是一个重要的调控蛋白，其在自噬和凋亡的调控转换中有着重要的作用。Beclin-1及其家族蛋白在肿瘤发生，发展中的作用虽然已有研究，但其转录后修饰的研究还相对较少。我们的研究发现在自噬和凋亡的调控转换中，Beclin-1起着重要的调控作用。我们发现Akt能够通过磷酸化Beclin-1特定位点来增强Beclin-1和14-3-3蛋白的相互作用，从而导致Beclin-1不能从14-3-3蛋白上解离，抑制了Beclin-1介导的自噬作用。而且，我们发现，这个过程受到JNK的高度调控。JNK通过磷酸化14-3-3，从而促进Beclin-1和14-3-3的解离作用。这样，JNK能够通过和14-3-3的作用和Akt竞争作用于Beclin-1，从而形成一个以Beclin-1为核心的自噬调控体系。而且，我们还显示PP2A能够作为介导凋亡和自噬的开关来调控肿瘤细胞的死亡。我们通过体外细胞实验和体内动物实验证实了这一结论。在正常情况下，PP2A通过caspase-3的反馈激活，和Akt相互作用，从而介导细胞凋亡。而Bcl-2过表达情况下，PP2A不能被caspase-3切割激活，从而使PP2A和Akt解离，转而和DAPK结合，从而启动DAPK-Beclin-1自噬介导的死亡途径。这些结果对于深入研究Akt和Beclin-1的相互作用有重要提示。这些工作已完成，论文正在投稿中。同时，我们也对Akt和Beclin-1家族其他蛋白在肿瘤治疗中的作用进行了研究。我们发现Mcl-1和JNK的相互作用能够有效地启动ABT-199对Bcl-xL过表达的血液癌细胞的杀伤作用，这个过程排除了自噬的参与；Akt激活Bid分子和caspase-3反馈回路，Puma和caspase-9通路，或者p53通路诱导耐药肿瘤细胞凋亡。这些已发表的工作是对研究Akt和Beclin-1作用的有效扩展。