谷氨酰胺酶调控表皮生长因子受体EGFR在乳腺癌中的分子机制研究

Glutaminase is a critical enzyme in glutamine metabolism, it catalyzes the reaction from glutamine to glutamate.In our recent studies,we found that inhibition of glutaminase can block breast cancer cell growth，invasion and metastasis (Wang et al. 2010, Cancer Cell 18: 207-219),and decrease EGFR expression.kocking down transcription factor Myc which binding to glutaminase also can decrease EGFR expression. From all these results, we propose that glutaminase can upregulate EGFR expression through Myc, and promote breast cancer cell growth. In order to prove this hypothesis, we will use immunoprecipitation to identify the binding sites between glutaminase and Myc, and investigate the effects of binding site mutant on breast cancer cell growth. At the same time, we will use siRNA interfering, ChIP PCR and luciferease assay to investigate the signaling pathway in which glutaminase regulates EGFR through Myc by using the information got from Next Generation Sequencing(NGS). Completion of this project will determine the molecular mechanism of glutaminase regulation in breast cancer cell and indicate the potential for glutaminase in diagnosis and treatment of breast cancer.

谷氨酰胺酶是谷氨酰胺代谢过程中的关键酶，具有催化谷氨酰胺成谷氨酸的作用。我们近期研究发现，抑制谷氨酰胺酶可抑制乳腺癌细胞的生长、侵袭和转移（Wang et al. 2010, Cancer Cell 18: 207-219），并下调EGFR的表达。用siRNA沉默可与谷氨酰胺酶结合的转录因子Myc同样可以降低EGFR表达。据此，我们推测：谷氨酰胺酶可能通过结合Myc上调EGFR的表达，从而促进乳腺癌细胞生长。为验证这一假设，我们将利用免疫共沉淀确定谷氨酰胺酶和Myc的结合位点，并明确位点突变体对乳腺癌细胞生长的影响；同时利用高通量测序中获得的谷氨酰胺酶受到抑制时有明显差异的基因及信号转导通路的信息，通过siRNA干扰，染色质免疫共沉淀PCR和荧光素酶实验，探讨谷氨酰胺酶调节EGFR的机制。上述研究对于阐明谷氨酰胺酶促进乳腺癌生长的分子机制，明晰其在乳腺癌诊疗过程中的作用具有重要意义。

这个基金最初的想法是想证明在癌细胞中谷氨酰胺酶通过致癌基因Myc上调表皮生长因子受体（EGFR）的表达，从而影响癌细胞的生长、侵袭、转移的分子机理。在项目进行的过程中，我们花了一年多的时间并不能证明这一假说。可是在实验进行的过程中，发现了通过抑制谷氨酰胺酶的活性来克服表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂（TKI）比如 Erlotinib 耐药的机理和可用于Erlotinib耐药的治疗策略。具有重要的临床意义。具体摘要：.在过去十年中，表皮生长因子受体 (EGFR) 酪氨酸激酶抑制剂 (TKI) 在肿瘤患者的临床有效的基础上得到了批准。不幸的是，癌细胞通过各种机制对这种药物产生耐药性，这限制了患者预后的改善。因此，迫切需要开发新的药剂来克服erlotinib耐药性。在此，我们提出了一种新的策略，通过抑制谷氨酰胺酶活性来克服肿瘤获得性erlotinib的抗性。化合物968是谷氨酰胺酶C (GAC) 的抑制剂，当与erlotinib联合用药时，能明显抑制erlotinib耐药的肿瘤细胞HCC827ER和NCI-H1975的细胞增殖。在HCC827细胞中，化合物968和erlotinib的结合不仅降低了GAC和EGFR蛋白的表达，而且抑制了GAC的活性。通过GAC基因的敲低和回复实验证明，erlotinib耐药细胞的生长依赖于谷氨酰胺。更重要的是，复合物968与erlotinib联合作用能下调erlotinib耐药细胞中的谷氨酰胺和糖酵解代谢。综上所述，我们的研究提供了一种可以通过阻断谷氨酰胺代谢来克服获得的erlotinib抗性的有价值的方法，并提示EGFR-TKI和GAC抑制剂的结合可能是肿瘤获得性erlotinib耐药的潜在治疗策略。.