肿瘤转移相关蛋白MTA1在核仁中的定位、功能及其与肿瘤的关系研究

MTA1 is a tumor metastasis associated protein，involved in regulation of multiple tumor malignant behaviors, however, the mechanism is still unknown. By multiple molecular technologies of cell immunofluorescence, GFP tracing, immunoelectron microscopy and so on we first found and identified the localization of MTA1 in nucleolus, which overthrowed the previous conclusion that MTA1 is negative in nucleolus. Further investigation of the role of MTA1 in nucleolus will help to clarify the mechanism of MTA1 in cancer promotion. Paper analysis indicated that nuclear transcriptional factor MTA1 has multiple DNA binding regions and hence may play a role in rDNA transcriptional regulation. Moreover, much evidence by IP, RNA-seq、CLIP-seq and so on indicates that MTA1 has also a potential role in RNA processing regulation by binding to RNA. Following these clues, we, in this study, aim to investigate the function and mechanism of MTA1 in nucleolus, explore its role in cancer promotion, and evaluate the significance of MTA1 disruption in future cancer treatment.

肿瘤转移相关蛋白MTA1参与了众多肿瘤种恶性行为的调控过程，其机制至今依然不明。通过前期实验，我们首次发现并确认MTA1具有明显的核仁定位，推翻了以往关于MTA1在核仁中为阴性表达的结论。核仁功能与肿瘤的关系非常密切，提示MTA1可能通过调控核仁功能调控肿瘤的发生发展。文献报道DNA结合蛋白MTA1是一种核转录因子，提示核仁MTA1可能参与rDNA的转录调控。而前期co-IP、RNA-seq、DiClip-seq等实验还表明MTA1具有潜在的RNA加工剪切功能。因此本项目拟从新发现的核仁定位入手，分析MTA1在核仁中定位的分子机制，捕获并分析MTA1的核仁互作蛋白质组，探讨MTA1在rDNA转录、rRNA加工剪切中的功能机制，并从细胞、小鼠两个水平验证MTA1的核仁调控功能与肿瘤的关系，探讨MTA1在肿瘤治疗中的潜在应用价值。

肿瘤转移相关蛋白MTA1在促进肿瘤细胞侵袭迁移以及增殖等恶性行为中发挥着重要作用，然而其作用机制依然不明确。核仁pre-rRNA的转录活性与肿瘤细胞增殖等恶性行为密切相关。前期文献通过免疫荧光技术报道指出MTA1在核仁中为阴性表达。但是我们的研究表明MTA1具有明确的核仁定位并参与pre-rRNA转录调控。项目中我们利用Co-IP MS 技术研究了MTA1在肿瘤细胞中的互作蛋白质组；利用细胞免疫荧光、免疫电镜技术观察了MTA1的亚细胞定位情况；利用fCLIP-seq技术分析了MTA1在肿瘤细胞中的RNA结合情况；利用RNA-seq 技术研究了MTA1敲除对肿瘤细胞基因转录及可变剪接的影响；利用qPCR技术分析了MTA1对pre-rRNA转录的影响。细胞水平验证了MTA1对肿瘤细胞增殖及侵袭迁移能力的影响；最后利用裸鼠成瘤实验从体内水平分析MTA1对裸鼠成瘤及肿瘤细胞侵袭迁移能力的影响。研究结果表明，MTA1与nucleolin、nucleophosmin等多种核仁定位蛋白具有明显互作；细胞免疫荧光技术表明，内源MTA1在核仁中有明显定位；同时外源表达的MTA1-GFP同样证实MTA1具有明确的核仁定位；免疫共定位技术表明，MTA1与核仁fibrillarin蛋白在核仁中呈现互斥分布模式；免疫电镜技术则进一步表明，MTA1在核仁中主要分布于DFC和 GC 区域；基因敲除及过表达实验发现MTA1可以显著调控肿瘤细胞45S pre-rRNA的转录水平；细胞实验表明MTA1可以显著促进肿瘤细胞的增殖能力；裸鼠实验表明MTA1可以显著促进肿瘤细胞的侵袭迁移能力以及裸鼠致瘤能力。以上研究提示MTA1可能是一个潜在的干预肿瘤恶性行为的治疗靶点。