AKR1C1调控Ran GTPase促进非小细胞肺癌转移的分子机制研究

Metastasis accounts for the major reason of non-small cell lung cancer (NSCLC) patient death, but lacks of effective intervention. Our previous studies indicate that AKR1C1 significantly promotes the NSCLC cell metastasis, and the inhibition of AKR1C1 could suppress the migration and invasion of NSCLC; in addition, the overexpression of AKR1C1 is closely related to the poor prognosis of NSCLC patients, suggesting AKR1C1 may promote metastasis, and this new feature of AKR1C1 has not been reported. Furthermore, we found that AKR1C1-mediated metastasis is closely related to Ran GTPase. On this basis of these preliminary data, the current study will unravel the roles that AKR1C1 played in the process of NSCLC metastasis, clarify the binding sites, binding modes and the regulatory mechanisms of AKR1C1 with Ran GTPase, so as to find the relevant intervention strategies. In addition, elucidate the regulatory mechanism of AKR1C1 on the nuclear import function of Ran GTPase involved in the metastasis of NSCLC, and explore the new signaling pathways and key factors mediating metastasis, as well as the small molecule compounds to interrupt the pathway, thus providing theoretical basis for the exploration of novel anti-metastatic targets and the development of new therapeutic strategies.

肿瘤转移是造成非小细胞肺癌（NSCLC）患者死亡的重要原因，但目前尚缺乏有效治疗药物，因此亟需寻找促进NSCLC转移的关键蛋白并发现有效干预手段。我们前期研究发现，AKR1C1可明显促进NSCLC细胞的转移潜能，抑制AKR1C1有效阻断迁移运动；临床样本分析也发现AKR1C1的表达水平与患者生存时间密切相关，提示AKR1C1可能是重要的新型促肿瘤转移蛋白。我们后续研究发现AKR1C1的促转移作用可能与Ran GTPase密切相关。在此基础上，本课题将深入研究AKR1C1促进NSCLC转移的作用及分子机制，阐明其与Ran GTPase的结合模式以及该结合对Ran GTPase核浆运输功能的影响，进一步探索AKR1C1与Ran GTPase结合后促进肿瘤转移的下游信号途径和关键分子，并发现干预两者结合的小分子抑制剂，研究其作为抗肿瘤转移靶点的可能性，为发展全新抗肿瘤转移的治疗策略奠定理论基础。

肺癌是全球发病率和死亡率最高的恶性肿瘤，其中绝大部分是非小细胞肺癌（以下简称肺癌）。尽管目前肺癌临床治疗取得巨大的进展，分子靶向药物和免疫疗法使不少患者获益，但是肺癌转移导致治疗失败的问题仍然没有解决，已经成为肺癌存活率持续低下的直接因素，其根本原因在于，肺癌转移的分子机制尚未阐明。. 我们前期发现，人类醛酮还原酶超家族成员AKR1C1在肺癌中表达显著上调，且与患者不良预后密切相关，可能具有促进肺癌转移的作用。由此可见，AKR1C1在肺癌恶性演进的过程中有可能扮演了重要角色，深入探索其调控肺癌恶性演进的分子机制将有望为克服肺癌转移的临床难题提供新思路。. 在本项目中，我们采用免疫组化、Transwell、划痕、小动物PET-CT成像、蛋白免疫印迹、免疫共沉淀、免疫荧光、ChIP-PCR、qRT-PCR、基因芯片、双荧光素酶报告基因检测等技术对AKR1C1调控肺癌细胞转移的作用和机制进行研究。发现AKR1C1在肺癌患者转移灶中表达上调；敲低AKR1C1可显著抑制肺癌细胞体外的侵袭与运动能力与体内的肝脏转移能力；AKR1C1的酶活功能与其促转移能力无关；AKR1C1通过结合于转录因子STAT3，显著促进STAT3蛋白结合到靶基因启动子区域激活STAT3信号通路，敲低AKR1C1可明显减弱STAT3的磷酸化水平、核定位及转录活性；且AKR1C1对STAT3的调控作用也与AKR1C1的醛酮还原酶活性无关。. 综上所述，肺癌组织中高表达的醛酮还原酶AKR1C1以酶活非依赖方式激活STAT3信号通路，进而促进肺癌转移。在肺癌中，AKR1C1的表达与患者的预后密切相关。AKR1C1可通过与促转移转录因子STAT3的结合，促进激酶JAK2结合STAT3，增强STAT3的入核及对靶基因启动子区域的结合，进而加强STAT3的转录功能，最终推动肺癌的转移进程。因此，AKR1C1-STAT3信号轴可成为干预肺癌转移的潜在药物作用靶点，为肺癌转移的干预提供新的思路和方向。