PCDH20/SIRT1通过调节NRF2调控肝癌细胞铁死亡的作用及分子机制研究

Hepatocellular carcinoma (HCC) is the most common cancer in the world and one of the main causes of death of malignant tumors in China. We have previously published a study on the role of PCDH20 in the role of tumor suppressor genes in liver cancer, but the mechanism is not clear. Our recent study found that PCDH20 can induce iron death in liver cancer cell line SNU-449, while RNA microarrays suggest that SIRT1 is abnormally lowly expressed in PCDH20 overexpressing SNU-449, and up-regulation of SIRT1 in SNU-449 can reduce NRF2 acetylation level. Downregulation of NRF2 in SNU-449 is an important regulator of iron death, SLC7A11. Based on this, we hypothesized that the tumor suppressive effect of PCDH20 may regulate SIRT1 through negative feedback, affecting the level of acetylation of NRF2, and then regulate SLC7A11 to regulate iron death in liver cancer cells. This study intends to determine the iron death of liver cancer cells caused by PCDH20 from the molecular, cell, tissue and animal levels. To explore the mechanism of PCDH20 leading to iron death in liver cancer cells; to explore the molecular mechanism of PCDH20/SIRT1 affecting NRF2 regulation of iron death in liver cancer. The diagnosis and treatment of liver cancer provides new ideas.

肝癌是世界上最常见的恶性肿瘤之一,也是我国恶性肿瘤死亡的主要原因之一。我们前期发表了PCDH20在肝癌中发挥抑癌基因作用的研究，但其机制并不清楚。我们近期研究发现，PCDH20可以诱导肝癌细胞SNU-449发生铁死亡，而RNA芯片提示SIRT1在PCDH20过表达的SNU-449中异常低表达，且在SNU-449中上调SIRT1能够降低NRF2的乙酰化水平，而在SNU-449中下调NRF2能够抑制铁死亡的重要调节因子SLC7A11。据此我们提出假说：PCDH20的抑癌作用可能通过负向反馈调节SIRT1，影响NRF2的乙酰化水平，继而调节SLC7A11来调控肝癌细胞铁死亡。本课题拟从分子、细胞、组织以及动物水平等多层次，明确PCDH20导致肝癌细胞铁死亡;探究PCDH20导致肝癌细胞铁死亡的作用机制;探讨PCDH20/SIRT1影响NRF2调控肝癌铁死亡的分子机制，为肝癌的诊治提供新思路。

肝细胞肝癌（Hepatocellular carcinoma，HCC）是全球第六大常见肿瘤，预后不良，也是导致癌症相关死亡的第三大原因。我们之前的研究表明，原钙黏蛋白20（PCDH20）可以促进HCC的铁死亡，但具体机制仍然不明确。最近我们发现，在HCC细胞中用Erastin或索拉非尼处理后PCDH20的mRNA和蛋白水平均上调。同时，RNA基因芯片和RT-qPCR结果显示Sirtuin 1（SIRT1）在PCDH20-SNU-449个细胞中明显下调。此外，过表达PCDH20或Erastin处理的HCC细胞显著降低了增殖能力，而抑制PCDH20则逆转了该效应。此外，在HCC细胞中过表达PCDH20或用Erastin处理可显著下调SIRT1，Solute载体的表达家族7成员11（Solute carrier family 7 member 11，SLC7A11）以及铁脱蛋白相关蛋白谷胱甘肽过氧化物酶4（glutathione peroxidase 4，GPX4）和谷胱甘肽（glutathione，GSH），而丙二醛（malondialdehyde，MDA）升高，2′二氯呋喃树脂（2’-7’dichlorofuorescein，DCF）和细胞内铁含量。相反，在HCC细胞中敲减PCDH20可上调SIRT1和SLC7A11。免疫共沉淀实验表明在HCC细胞中过表达PCDH20或Erastin可增加核因子红细胞2相关因子-2（nuclear factor erythroid 2-related factor-2，NRF2）的乙酰化。随后我们发现，在HCC细胞中恢复SIRT1的表达可抵消PCDH20对NRF2去乙酰化的作用。此外，在HCC细胞中，PCDH20降低了GPX4、GSH，细胞内铁含量和细胞活力水平，而导致MDA和DCF升高。并且过表达SIRT1可以逆转上述效应。总之，我们发现，在肝癌细胞中PCDH20可以通过抑制SIRT1介导的NRF2去乙酰化，从而导致在体内和体外下调SLC7A11、GPX4和GSH而促进肝癌细胞发生铁死亡。这是首次发现PCDH20通过抑制SIRT1表达来促进NRF2的乙酰化进而促进铁死亡的研究，本研究是HCC的一个新的潜在治疗靶点，为HCC的治疗提供了潜在的靶标。