热休克转录因子1上调ATG4B表达的分子机制及意义

Heat shock transcription factor 1 is not only a multifunctional transcription factor, but also a kind of oncogene. Previous research has shown that HSF1 is tightly related to the therapeutic effect of HCC patients in clinic, but the detailed mechanisms are still unclear. We found that HSF1 can up-regulate the expression of ATG4B, which enhance autophagy in HCC cells with the treatment of anti-cancer drugs. In addition, HSF1 can increase the transcriptional activity of ATG4B. In the present study, we use certain biological technologies including reporter assay so as to verify that ATG4B is a new target gene of HSF1. Subsequently, we try to identify that HSF1-mediated up-regulation of ATG4B can reduce the effectiveness of anti-HCC drugs though promoting the level of autophagy. Our study may provide a new theoretical basis on HSF1 and autophagy for HCC treatment.

热休克转录因子1（HSF1）是一种多功能的转录因子，也是一种重要的致癌基因。之前的研究已证实HSF1的表达与HCC患者的临床治疗效果密切相关，但有关具体机制仍不十分清楚。课题组通过前期研究发现HSF1可上调自噬相关蛋白4B（ATG4B）的表达，进而增强了HCC细胞在接受化疗药物处理时的自噬水平。此外，我们还发现HSF1可以增强ATG4B的转录活性。本项目预计运用报告基因等技术证实以下假设：ATG4B是HSF1的一个新靶基因，HSF1可以通过直接结合ATG4B的上游启动子区促进ATG4B的表达，从而增强了HCC细胞在接受抗癌药物处理时的自噬水平，成为细胞逃避死亡的一个重要因素，并最终降低了HCC细胞对抗癌药物的敏感性。本项目的预期研究结果有望拓展HSF1作为转录因子调控非热休克蛋白以及影响自噬水平的相关研究，并为寻找肝癌新的药物靶点提供思路。

增强肝细胞肝癌（HCC）化疗的有效性对于提高 HCC 的临床治疗效果具有十分重要的意义。本研究使用常用于HCC化疗的药物——表柔比星（epirubicin, EPI），探讨了热激转录因子1（heat shock transcription factor 1, HSF1）在调控HCC细胞对EPI敏感性过程中的作用及机制。使用TCGA数据库分析HSF1在HCC组织和非癌肝组织中的mRNA水平；利用Western blot和免疫组化实验检测HSF1在HCC组织及其对应癌旁组织中的蛋白水平；经Western blot、细胞增殖试验、台盼蓝染色以及Hoechst染色实验，检测HSF1对EPI杀伤HCC细胞的影响；运用Western blot和GFP-LC3分析实验，探讨HSF1对EPI诱导的细胞自噬的影响；借助细胞增殖试验，探讨细胞自噬在HSF1削弱EPI杀伤HCC细胞的过程中的作用；经qPCR和Western blot，检测HSF1对自噬相关蛋白的mRNA水平影响以及对自噬相关4B（ATG4B）的蛋白水平的影响；运用Western blot，检测沉默ATG4B对HSF1增强的EPI诱导的细胞自噬的影响；借助细胞增殖试验、台盼蓝染色以及Hoechst染色实验，检测沉默ATG4B对EPI杀伤HCC细胞效应的影响；经放线菌素D实验，探讨HSF1对ATG4B mRNA稳定性的影响；运用生物信息学分析、荧光素酶报告基因实验以及染色质免疫沉淀实验，探讨HSF1与ATG4B基因启动子区的结合情况；构建HCC荷瘤裸鼠模型，探讨敲低HSF1或ATG4B对EPI抑制移植瘤生长的影响。发现: 1. HSF1在HCC组织中的表达较非癌肝组织高；2. HSF1可削弱EPI对HCC细胞的杀伤效应；3. HSF1通过增强EPI诱导的细胞自噬而降低其对HCC细胞的杀伤效应；4. HSF1通过上调ATG4B而增强EPI诱导的保护性细胞自噬；5. HSF1通过结合于ATG4B基因启动子区（-1429 ~ -1417）而上调其表达；6.在HCC荷瘤裸鼠体内，敲低HSF1或ATG4B可增强EPI的抗瘤效应。本研究发现HSF1通过结合于ATG4B基因启动子区而上调其表达，继而增强EPI诱导的保护性细胞自噬并最终促进HCC细胞的存活，提示该通路可能成为增敏HCC治疗的新靶点。