蛋白激酶Akt與轉錄因子Oct4 相互調節的機理研究

《蛋白激酶Akt與轉錄因子Oct4 相互調節的機理研究》是依託浙江大學，由王英傑擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：蛋白激酶Akt與轉錄因子Oct4 相互調節的機理研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：王英傑
• 項目類別：面上項目

項目摘要

蛋白激酶Akt和轉錄因子Oct4分別在促進腫瘤細胞生存和維持胚胎幹細胞乾性中處於中樞地位。 同時，Akt在胚胎幹細胞中和Oct4在腫瘤細胞中也發揮重要作用，即兩者均是兼職於胚胎幹細胞和腫瘤細胞中的關鍵蛋白。 但是迄今尚未報導這兩種蛋白之間是否存在結構和功能上的互作。申請人的前期工作表明，在胚胎癌細胞這一腫瘤幹細胞模型中，Akt可以直接磷酸化Oct4，而磷酸化的Oct4又可以上調Akt基因的轉錄，形成了Oct4-Akt正反饋迴路系統。 本項目擬在該工作基礎上，運用基因組學和蛋白質組學等手段，解析出胚胎癌細胞和胚胎幹細胞中較為完整的Oct4-Akt互作系統，深入比較該互作系統在兩種細胞中的異同，闡明Oct4-Akt正反饋迴路系統形成的機制及其在胚胎幹細胞癌變中的作用。本項目的研究結果將為揭示胚胎幹細胞癌變和腫瘤幹細胞形成機理提供新線索，並為針對腫瘤幹細胞的治療提供新靶標和新策略。

結題摘要

本項目旨在闡明PI3K/Akt信號轉導通路調控Oct4功能的分子機制；評估和確立Oct4–Akt正反饋迴路系統在胚胎幹細胞癌變中的作用，為揭示胚胎幹細胞癌變和腫瘤幹細胞形成機理提供新線索。我們通過4年的努力，已基本完成了上述研究目標，主要取得了下列進展： 1．我們發現胚胎幹細胞中Akt可通過GSK3beta-beta-catenin, Smad2/3-Nanog, JAK-STAT3等信號通路調控Oct4的基因表達和蛋白活性，而Oct4可通過影響Tcl1和CD49f等的轉錄水平反過來調控Akt的活性。Akt和Oct4之間因此形成了雙向調控的“Akt-Oct4調控通路”。該調控通路的發現和提出，在幹細胞自我更新和凋亡之間建立起全新的聯繫，該通路異常激活解釋了癌變幹細胞能逃逸細胞凋亡的主要原因，揭示了幹細胞癌變和腫瘤幹細胞形成的一種重要機制。 2．我們發現色氨酸代謝產物ITE可作為配體激活AhR，促進其特異性結合至神經膠質瘤、肝癌等腫瘤幹細胞Oct4基因啟動子區域，抑制Oct4轉錄，使“Akt-Oct4調控通路”產生動態變化，誘導腫瘤幹細胞發生分化，顯著降低其致瘤能力。該研究為進一步闡明胺基酸代謝與腫瘤發生間的內在關係提供了新視角，也為特異性誘導多種腫瘤幹細胞的分化提供了原創性的候選藥物（ITE），具有潛在重大的臨床套用價值。 3．我們提出“翻譯後修飾條形碼”（PTM barcode）的概念和“特定胞內外信號對應蛋白質上特異性翻譯後修飾條形碼”的假說。運用Oct4重組蛋白的體外翻譯後修飾體系，我們進一步發現Oct4蛋白K156殘基是介導Oct4-Sox2蛋白互作的關鍵位點，該位點上的系列翻譯後修飾（甲基化和泛素化）在協調多能幹細胞向中內胚層分化和上皮–間質轉化過程中發揮重要作用。 我們在本項目資助下，迄今已發表8篇論文。其中以本項目作為第一標註發表6篇SCI論文和1篇非SCI論文，其中1篇論文影響影子＞10; 另以本項目作為第三標註發表1篇SCI論文。培養博士後2名，博士研究生5名，碩士研究生1名。項目組成員參加了2次國際合作與交流活動，2次在國內外專業會議上報告相關學術成果。由於本項目研究成果創新性提出將“Akt-Oct4調控通路”作為肝癌診治的新策略，因而成為2013年度國家科技進步一等獎項目“重症肝病診治的理論創新與技術突破”成果的組成部分。