Grb2蛋白类泛素化修饰调节RPTPα—c-Src信号通路的研究

Growth factor receptor-binding protein-2 (Grb2), which contains a single Src homology (SH2) domain flanked by two SH3 domains, functions as an adaptor protein in signal transduction pathways. It is previously shown that both the Grb2 SH2 domain and C-terminal SH3 domain are involved in binding to receptor protein tyrosine phosphatase alpha (RPTPα). The interaction between RPTPα and Grb2 C-terminal SH3 domain may block access to the catalytic site, thus inhibiting RPTPα activity. Our priliminary data showed that Grb2 was sumoylated at K56 site in vitro, and this sumoylation might block interaction between Grb2 and other proteins. In this project, we try to elucidate the mechanism underlying that the sumoylated Grb2 is not able to bind to RPTPα anymore, in turn, the released RPTPα binds to c-Src, thus activating c-Src and its downsteam pathway. Using cell lines and animal model, we will test its downstream physiological effect in the activated RPTPα-c-Src pathway. All the findings should help us better know relationship between tumorigenesis and signal transduction.

Grb2蛋白是细胞信号转导途径中起连接作用的一种重要接头蛋白，早期的研究证实Grb2蛋白可以通过SH2-C-SH3域与受体型蛋白质酪氨酸磷酸酶RPTPα特异结合并抑制RPTPα-c-Src信号通路。我们近期的研究发现Grb2蛋白可以在K56位发生类泛素化（SUMOylation）修饰，体外过表达实验初步证实这种修饰可以改变Grb2与其他蛋白质的结合从而调控信号的传递。本课题拟在此发现基础上， 重点以RPTPα-c-Src信号通路为研究对象，深入研究Grb2是否通过SUMO化修饰而与RPTPα解离，促进RPTPα与c-Src结合并去磷酸化激活c-Src。通过一系列细胞实验、动物模型等证实Grb2的SUMO化修饰可以开启RPTPα-c-Src信号通路，并进一步激活下游Src家族/FAK激酶等相关信号通路，促进肿瘤的发生及转移。

SUMO（small ubiquitin-like modifier）化修饰（SUMOylation）作为一种新发现的蛋白类泛素化修饰，能改变蛋白质诸多功能，影响细胞周期、生长、分化和迁移等各个方面。系统鉴定SUMO化修饰的蛋白质及研究其功能，对于分子机制的阐明以及临床疾病的诊断都具有重要意义。Grb2是一种广泛表达的酪氨酸磷酸化信号通路中的重要接头蛋白，参与胚胎发育，细胞生长与分化，肿瘤的发生与迁移等诸多事件。本课题研究中，我们首先在293T细胞体系和大肠杆菌表达体系中鉴定出Grb2蛋白可以在56位赖氨酸（K56）上发生SUMO化修饰。随后，我们选取NIH/3T3细胞和CMT-93结肠癌细胞构建Grb2野生型和SUMO修饰缺陷型Grb2K56R稳转细胞系，发现过表达Grb2能促进克隆的形成和增强细胞迁移能力，而Grb2K56R基本无影响；在肿瘤相关信号通路检测中发现Grb2K56R过表达细胞系中ERK活性显著低于野生型对照组。在Grb2的SUMO化修饰程度增加的情况下，它与Sos1蛋白的结合能力也是增加的，而Grb2K56R与Sos1结合能力受SUMO化影响很小。最后，在裸鼠成瘤实验中，我们也观测到肿瘤形成的情况与细胞水平的实验相一致，进一步验证了Grb2的 SUMO化修饰导致ERK激活增强的分子机制。总之，我们发现Grb2存在SUMO化修饰，其修饰位点是K56，这种修饰可以提高其与Sos1的结合能力，导致下游ERK信号通路激活从而促进肿瘤的发生。本研究成果发表于国际知名学术期刊Molecular Cancer（2014 IF=4.257，最新IF=6.205）。论文题目为SUMOylation of Grb2 enhances the ERK activity by increasing its binding with Sos1 。