GP73通过调控自噬参与肝癌索拉菲尼获得性耐药的分子机制研究

Hepatocellular carcinoma (HCC) is one of the most common tumors worldwide. Sorafenib is a multi-targeted kinase inhibitor and a first-line systemic drug for advanced HCC, which is the only drug that shows the increased overall survival rate in patients with advanced HCC. However, the emergence of acquired resistance reduces its efficiency. Previous studies have shown that autophagy inhibition is closely related to sorafenib acquired resistance in HCC patients. However, the molecular mechanism behind remains unknown. Our previous studies showed that Sorafenib-resistant cells expressed higher levels of GP73. Furthermore, GP73 overexpression significantly inhibited starvation-induced autophagy, while autophage markers LC3 was significantly elevated in GP73 deficient cells. Notably, knockdown of GP73 resumes the sensitivity of sorafenib-resistant HCC. Further analysis revealed that GP73 harbors TBC-like dual-finger motifs and exhibits potent Rab GAP activities. GP73 also interacts with Rab1. Based on those findings, we would like to delineate the function of GP73 in sorafenib acquired resistance in hepatocellular carcinoma and provide a potential therapeutic target for hepatocarcinoma cancer.

原发性肝细胞癌是常见的恶性肿瘤。索拉非尼作为多靶点的分子药物，在肝癌治疗中能够改善患者存活率。然而，大部分患者在使用索拉菲尼后呈现耐药。研究表明，自噬以及自噬依赖的细胞凋亡的抑制介导了肝癌的索拉非尼获得性耐药，但参与抑制自噬信号通路的分子机制尚不明确。我们前期研究发现，在索拉非尼获得性耐药的细胞中，GP73的表达水平显著升高。高表达的GP73能够抑制细胞自噬的激活，而GP73敲除细胞的自噬水平明显升高。有趣的是，敲低GP73能够恢复耐药细胞对索拉非尼的敏感性。因而，GP73很可能通过负调控自噬影响索拉菲尼的获得性耐药。通过分析我们发现GP73具有TBC样GAP基序，并且能够与参与自噬形成的Rab1发生相互作用并促进其水解。本项目拟进一步研究GP73通过其GAP酶活性，靶向Rab1及其介导的自噬形成，参与调控肝癌索拉非尼获得性耐药的可能的分子机制，为肝癌的索拉菲尼治疗提供理论指导和新的靶标。

原发性肝细胞癌是常见的恶性肿瘤之一，每年新发病例和死亡病例均超过80万例。索拉菲尼是一种新型多靶点抗肿瘤药物。大量的临床研究结果表明，绝大部分HCC患者通过一段时间的索拉非尼药物治疗后，表现出明显的药物耐受特征，导致索拉非尼对HCC的疗效欠佳。在本研究中，我们研究了GP73通过靶向Rab23进一步通过调控自噬影响索拉非尼耐药的分子机制。我们前期通过分析我们发现GP73具有TBC样GAP基序，进一步研究发现GP73具有的GAP酶活性。接下来研究发现GP73与Rab23存在相互作用，GP73能够通过其GAP酶活性影响Rab23的水解。分析小鼠肝脏中高表达GP73之后的转录组数据，我们发现有多种自噬相关基因发生下调。体外实验发现GP73过表达的HepG2细胞中ULK3、NRBF2、S6K1、ACER2、ASM的表达水平显著降低，而GP73的GAP酶活性缺失突变体则不能影响这些基因的表达水平。在索拉非尼获得性耐药的肝癌细胞株中，位于高尔基体的糖蛋白GP73的表达水平显著升高。此外，GP73过表达细胞对索拉非尼的敏感性降低，GP73敲低恢复了耐药细胞对索拉非尼的敏感性。本项研究阐明了GP73抑制肝癌细胞自噬的发生从而介导肝癌细胞发生索拉非尼耐药的分子机制，为临床索拉非尼耐药的治疗研究提供理论基础及新的靶点。