新的候选抑癌基因Gas1调控结肠癌发生和转移的作用机制研究

We previously found that Gas1 gene is a novel candidate tumor suppressor involved in the Hedgehog signalling mediated EMT process of colon cancer.However, the underlying mechanism still need to be elucidated. Transcripton factor KLF4 played a critical role in the carcinogenesis and progression of GI cancer.We identified that KLF4 might transcriptionally regulate Gas1 expression,which need to be further explored. We aim to investigate the mechanism of Gas1 mediated HH signalling involved in the proliferation and metastasis of colon cancer,the mechanism of regulation of Gas1 expression by KLF4, the significance of KLF4-Gas1-HH-EMT signalling pathway involved in the malignant biological processes of colon cacer.The study may has important theoretical significance and clinical value in screening molecular markers for prognosis and targeted therapy.

本课题组前期研究提示Gas1基因是新的结肠癌候选抑癌基因，Gas1可能通过调控Hedgehog通路（HH）参与结肠癌上皮间质转化（EMT）过程，但具体作用机制有待阐明。转录因子KLF4是胃肠道肿瘤发生发展相关的重要抑癌基因，我们发现KLF4可能在转录水平调控Gas1表达，但具体调控机制尚需验证。据此，本课题组拟在前期研究基础上以分子生物学、细胞生物学实验和基因敲除小鼠模型等作为主要研究手段，重点揭示Gas1调控HH通路参与结肠癌增殖和转移的作用机制；阐明KLF4调控Gas1的分子机制；探索KLF4-Gas1-HH-EMT信号转导通路参与结肠癌发生和恶性转归的生物学过程，这对于筛选可用于预后评估及靶向治疗的分子标记物具有重要的理论意义和临床应用价值。

肿瘤的上皮间质转化EMT不仅在肿瘤早期转移过程中发挥关键作用，还广泛参与了恶性增殖、肿瘤微环境调控及活化肿瘤干细胞等多方面的肿瘤发生发展相关的生物学进程，目前对关键分子节点和调控机制的研究尚不完全清楚。. 本项研究聚焦在Gas1基因调控结肠癌EMT和转移的相关机制。Gas1被称为生长阻滞特异基因，是本课题组前期利用高通量组学芯片和生物信息学方法筛选得到的新的候选抑癌基因。并在此基础上提出结肠癌中KLF4-Gas1-HH通路-EMT-肿瘤发生转移的未知信号通路。并主要开展以下研究内容：.1、阐明候选抑癌基因Gas1介导HH通路调控结肠癌发生发展的生物学作用。.2、阐明KLF4转录调控Gas1基因表达的分子机制。.3、揭示Gas1基因在小鼠结肠癌发生模型中的作用机制，阐明KLF4- Gas1-HH-EMT参与结肠癌发生发展的分子机制。. 在本项目资助下，我们发现：.1.Gas1显著抑制结肠癌EMT和侵袭迁移过程，是结肠癌转移负性调控因子。.2.能量代谢和有氧糖酵解是肿瘤细胞快速获取能量的重要生物学特征，我们发现Gas1显著影响结肠癌细胞有氧糖酵解过程，进而影响肿瘤细胞增殖，并通过调控AMPK-mTOR信号通路及其下游 pmTOR、p70S6K、p-p70S6K发挥上述生物学效应。.3.FoxM1是重要的转录因子和促癌基因，在多种肿瘤中发挥重要生物学功能。我们发现FoxM1是Gas1的上游调控因子，通过结合在Gas1启动子在转录水平负性影响其表达水平和活性，进而促进结肠癌细胞有氧糖酵解和增殖迁移能力。上述研究成果发表在Molecular Cancer Research杂志，并被选为2016年美国AACR年会Must-Read 文章。. 本研究首次揭示候选抑癌基因Gas1在结肠癌中的未知作用机制，具有潜在临床应用价值；首次发现FoxM1-Gas1信号通路调控肿瘤能量代谢和增殖转移的作用机制，有助于筛选关键的肿瘤治疗靶标和预后评估分子标志物；同时，在本项目资助下，发表相关SCI论文6篇，发现并揭示了一组结肠癌发生发展相关的分子标记物和调控基因，具有良好的理论意义和临床应用价值。