信號通路XBP1-p21在細胞周期調控中的分子機制研究

《信號通路XBP1-p21在細胞周期調控中的分子機制研究》是依託重慶大學，由江啟慧擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：信號通路XBP1-p21在細胞周期調控中的分子機制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：江啟慧
• 依託單位：重慶大學

中文摘要

細胞周期調控因子p21是一個重要的細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑。當細胞損傷時，p21即能阻止變異細胞增殖，誘發細胞凋亡，從而保護機體組織。既往研究表明p21與細胞DNA修復、凋亡以及腫瘤增殖有密切的聯繫。儘管已發現p53和c-MYC是p21的重要調控因子，但對p21調控的分子機制尚未完全理清。套用shRNA表達文庫對p21轉錄活性進行篩選，我們發現非摺疊蛋白應激因子XBP1是一個新的p21轉錄調控因子。本課題將從以下三方面展開深入研究：(1)解析XBP1對p21的調控機制和細胞功能的影響; (2)闡明XBP1-p21通路與p53、c-MYC信號分子之間的相互作用; (3)考察XBP1-p21通路對腫瘤生長的影響。通過本項研究擬揭示XBP1-p21信號通路的分子調控機制，以加深對細胞功能調控的理解，為與細胞增殖及凋亡相關的疾病治療提供新的理論依據。

結題摘要

細胞周期是調控細胞增殖的關鍵因素，它的紊亂與腫瘤等各種疾病發生密切相關。細胞周期調控是一個嚴格有序的過程，在這一過程中各種cyclin和cyclin dependent kinase（Cdk）因子起到關鍵的調控作用。細胞周期因子p21是第一個被發現的Cdk抑制因子，它通過各種Cdk因子調控細胞周期。此外，p21在DNA修復、老化、分化等重要生理現象中也發揮關鍵作用。然而，目前調控p21的分子機制仍尚未完全被闡明。本項目針對細胞周期因子p21的分子調控機制展開了詳細的解析。首先，利用p21啟動子報告基因和shRNA表達質粒文庫針對調控p21轉錄活性的因子進行大規模基因篩選，從篩選結果中發現非摺疊蛋白應激因子X-box Binding Protein 1（XBP1）作為新的p21負調控因子，然後再利用Crispr/Cas9技術構建XBP1缺陷型結腸癌細胞株（HCT116XBP1），進一步從mRNA和蛋白質層面確認XBP1和p21的負相關性。XBP1被認為是非摺疊蛋白應激（UPR）的關鍵因子，UPR能誘導XBP1的非剪下型XBP1（XBP1-u）剪下成在UPR應激中發揮作用的剪下型XBP1（XBP1-s）。我們發現，當特異性地過表達XBP1-u和XBP1-s時，影響p21轉錄活性的是XBP1-s前軀體XBP1-u，而不是XBP1-s。我們進一步研究闡明XBP1-u是通過其碳末端結合HDM2/p53信號通路中的HDM2，並阻止HDM2泛素化，從而穩定HDM2蛋白質，促進p53的泛素化，導致p53蛋白質降解，最終負調控p21的轉錄活性。臨床腫瘤組織樣品分析也表明，XBP1-u和HDM2在臨床結腸癌患者腫瘤組織中呈高表達，而p21的表達明顯下降。綜上所述，本項目發現了XBP1-u在非UPR的條件下對細胞周期因子p21和細胞周期調控的新功能，詳細解析了XBP1-u對經典信號通路HDM2/p53的分子調控機制，項目研究揭示了XBP1-u通過HDM2/p53信號通路發揮其獨特的重要生理調控意義。由於HDM2/p53通路在細胞周期調控、細胞凋亡、腫瘤形成、老化等基本生物功能方面發揮重要作用，本項目的發現表明XBP1-u極有可能參與到其它重要生理和病理的調控，因此具有重要的科學意義。