ERO1α调控内质网应激反应促进结肠癌细胞增殖和转移的作用研究

Maintenance of nascent synthetic peptide folding correctly plays a key role in promoting tumor growth and metastasis in the environment of endoplasmic reticulum(ER) stress, which induced by hypoxia, acidosis and loss of anchor. Up-regulation of ER oxidoreduclin-1α (ERO1α), which expressing in low level in normal tissues, was reported to maintain cell survival in ER stress. The expression and the roles of ERO1α in cancer progress are rarely addressed. Our previous work found that ERO1α was expressed with higher level in colorectal cancer (CRC) tissues and cell lines than paired normal tissues. Knockdown ERO1α by shRNA could obviously inhibit proliferation, promote apoptosis in CRC cells. This project aims to illuminate the roles and mechanism of ERO1α in the growth and metastasis in CRC cells under ER stress. Further more, the expression of ERO1α in CRC tissues would be analyzed to verify its clinical relevance. The studies will reveal the potential mechanisms by which CRC cells maintain their growth and metastasis in ER stress，provide evidences that ERO1αas a potential biomarker and therapy target for CRC.

在应激条件下维持新生肽链正确折叠，是肿瘤细胞在低氧、酸中毒、失巢等应激环境中保持增殖和抗凋亡的关键因素。内质网氧化还原蛋白1α（ERO1α）是在内质网应激条件下介导新生肽链正确折叠形成二硫键的关键分子。已有研究报道ＥＲＯ1α在正常组织细胞中表达极低，在内质网应激时表达上调，对维持细胞存活发挥重要作用。ERO1α在肿瘤中表达极少报道，对肿瘤生长转移的作用目前未见研究报道。我们前期研究发现，ERO1α在结肠癌组织和多种结直肠细胞株中高表达，通过shRNA下调ERO1α可显著抑制结肠癌细胞增殖、促进凋亡。本项目首次研究内质网应激条件下ERO1α在结肠癌生长和转移的作用和机制，并检测组织标本ERO1α的表达，验证其临床相关性。项目研究将揭示结直肠癌在应激环境中生存和转移的可能机制，为研究ERO1α作为结直肠癌潜在的分子标志和治疗靶点提供科学依据。

在应激条件下维持新生肽链正确折叠，是肿瘤细胞在低氧、酸中毒、失巢等应激环境中保持增殖和抗凋亡的关键因素。内质网氧化还原蛋白1α（ERO1α）是在内质网应激条件下介导新生肽链正确折叠形成二硫键的关键分子。已有研究报道ERO1α在正常组织细胞中表达极低，在内质网应激时表达上调，对维持细胞存活发挥重要作用。ERO1在肿瘤中表达极少报道，对肿瘤生长转移的作用。目前未见研究报道。本项目在前期工作的基础上，首次探索ERO1α在结直肠癌细胞增殖和进行转移中的作用，明确ERO1α是内质网应激的上游调控分子，可通过调控内质网应激抑制线粒体凋亡途径抗结肠癌细胞凋亡，对维持结直肠癌细胞的增殖、迁移和抵抗凋亡具有重要作用，即ERO1α未折叠蛋白应激反应（GRP78/BiP↑、PDI↑）→内质网应激保护→线粒体凋亡途径抑制→细胞增殖和转移的分子机制，构建了ERO1α的shRNA慢病毒载体，转染效率达到80%以上,Western blot检测发现ERO1α的shRNA慢病毒有效敲低RKO和HT29细胞中ERO1α的水平,细胞实验发现ERO1α的沉默可有效降低RKO和HT29的增殖、迁移效率，促进其凋亡，增加结肠癌细胞对毒胡萝卜内酯和衣霉素的敏感性，下调内质网应激相关分子(PERK、IRE1α、ATF6)的表达，但在非应激的条件下，凋亡分子没有明显变化。通过动物实验和临床组织标本，Ero1α高表达组的总生存期较Ero1α低表达组患者缩短（p<0.05）。内质网应激条件下，ERO1α基因敲除显著降低了内质网应激相关分子(PERK、IRE1α、ATF6)的表达，p值均小于0.05以上；Cleaved-caspase9和Cleaved-caspase3的表达均高于对照组，p值均小于0.05以上；显著降低了磷酸化PI3K(pPI3K)、磷酸化AKT(pAKT)和磷酸化GSK3β(pGSK3β)的表达水平，p值均小于0.05以上。敲除ERO1α通过调节PI3K/AKT/GSK-3β通路可显著抑制结肠癌细胞增殖、促进凋亡。项目研究揭示结直肠癌在应激环境中生存和转移的可能机制，为研究ERO1α作为结直肠癌潜在的分子标志和治疗靶点提供科学依据。