[01838620]含硒蛋白的生物学功能及其对肿瘤预防的影响

项目名称：含硒蛋白SBP1和GPx1的相互作用及其对肿瘤细胞生物学行为的影响 资助号：81272251 课题来源：国家自然科学基金委面上项目 谷胱甘肽过氧化物酶（GPx1）和硒结合蛋白（SBP1）都属于含硒蛋白,但两者的结构和功能各异。本课题组研究发现SBP1在结肠癌中明显降低,其表达与病人的预后相关。重要的是SBP1与GPx1相互结合并呈负性调节。因此,我们推测这两种蛋白的相互作用和负性调节可能影响肿瘤细胞的生物学行为。为此本研究对肿瘤细胞系进行表达修饰,通过体外细胞培养和体内动物试验深入探讨SBP1与GPx1的相互作用对肿瘤细胞生长以及对硒反应的影响;揭示SBP1与GPx1多肽结合的分子基础及硒对SBP1和GPx1表达的影响。本研究发现： （1）利用可诱导表达SBP1的质粒,转染细胞并建立SBP1稳转的结肠癌细胞系和乳腺癌细胞系进行体外细胞培养和裸鼠体内的荷瘤实验,结果显示：增加肿瘤细胞内SBP1的表达水平可显著抑制肿瘤细胞的生长和转移;蛋白质组学（iTRAQ）分析发现,SBP1的抑癌作用与脂肪代谢以及糖代谢相关的蛋白密切相关,并且可以抑制Wnt/PI3K 和EMT等肿瘤信号通路。（2） SBP1的第57个氨基酸半胱氨酸（cysteine）可能是硒结合的主要位点,为此,我们采用基于碱基编辑技术将半胱氨酸（cysteine）中的TGC突变为甘氨酸（glycine）中的GGC。 我们发现单个碱基突变后SBP1的半衰期明显缩短,并显著影响细胞对硒的反应,损伤线粒体的功能,影响一些与肿瘤相关的蛋白的磷酸化（如P53,PDK1, GSK3β,AKT,等）。再次提示SBP蛋白在肿瘤抑制及硒介导的肿瘤预防和治疗作用。有趣的是GPx1 的多态性[如MCF7 A5P （5个Ala和198位点为Leu） 和 MCF7 A7L （7个Ala和198位点为Pro）],可以显著延长SBP蛋白的半衰期。（3） 硒可以与舒林酸（Sulindac）协同作用抑制双基因敲除小鼠模型Apc/P21小鼠中肠道肿瘤的发生。分子机制研究发现是通过增加p27、p53 和JNK1的磷酸化以及p21启动子的去甲基化而起到抑制肿瘤的作用。（4）SBP 和GPX1在肿瘤组织中的表达呈显著的负相关,siRNA敲低SBP1的表达可以通过升高细胞外的谷胱甘肽而增加肿瘤细胞对硒的敏感性。（5）SBP1可以作为独立的生物标志物预测肿瘤病人的预后,即SBP1高表达的结肠癌、乳腺癌和前列腺癌病人预后明显好于SBP1低表达的结肠癌、乳腺癌和前列腺癌病人。综上所述,我们通过细胞水平、动物模型以及不同类型的肿瘤病人标本等多层次、多角度研究,证实了硒结合蛋白SBP1是一个抑癌基因,阐明了含硒蛋白SBP1 和GPx1相互作用、两者呈负性调控关系,揭示了硒及硒结合蛋白SBP1通过参与含硒蛋白的代谢、药物增效等在肿瘤发生及硒介导的肿瘤预防和治疗中起重要作用,明确了SBP1可以作为一个独立的肿瘤预后指标。本研究成果揭示了SBP1和GPx1在肿瘤发生和预防中的重要作用,明确新的诊疗靶标,为硒介导的肿瘤个性化预防和增效治疗提供了重要的理论基础和科学依据,有利于基础研究向临床医学的转化。