TRB3連接Insulin-IGF信號促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展的作用和機(jī)制.pdf

1、糖尿病是一組以高血糖為特征的慢性代謝性疾病，其發(fā)病率在全球范圍內(nèi)逐年遞增。糖尿病及其所導(dǎo)致的各種急、慢性并發(fā)癥嚴(yán)重威脅人類健康。近年來，流行病學(xué)與臨床研究證據(jù)表明，糖尿病增加多種腫瘤的患病風(fēng)險并提高其死亡率。事實證明，糖尿病與腫瘤擁有一系列共同的代謝危險因素，包括高胰島素、高胰島素樣生長因子1(insulin-like growth factor1，IGF-1)、高血糖、糖剝奪、缺氧以及炎癥因子等。這些因素被認(rèn)為是連接糖尿病與腫瘤的重要

2、節(jié)點。其中，高胰島素與高胰島素樣生長因子1被認(rèn)為是導(dǎo)致糖尿病人群腫瘤高發(fā)的主要危險因素，但具體機(jī)制仍不甚清楚。
　　TRB3（tribbles homolog3）是一種壓力和代謝應(yīng)激蛋白，與腫瘤發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。實驗室前期研究結(jié)果顯示，TRB3通過與信號分子Smad3相互作用促進(jìn)TGF-β介導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞侵襲及轉(zhuǎn)移。鑒于TRB3可以感知各種代謝和應(yīng)激信號，參與糖、脂代謝的調(diào)節(jié)，高表達(dá)TRB3引起胰島素抵抗。我們提出研究假說，TRB

3、3連接代謝應(yīng)激，促進(jìn)腫瘤發(fā)生和發(fā)展。在本課題中，我們發(fā)現(xiàn)TRB3與磷酸化的胰島素受體底物-1（phosphorylated insulin receptor substrate1，pIRS-1）在腫瘤組織中的表達(dá)顯著高于癌旁正常組織，并且TRB3和pIRS-1表達(dá)與腫瘤不良預(yù)后呈正相關(guān)。此外，糖尿病中普遍存在的代謝因素如高血糖、高胰島素血癥、高IGF-1等均能誘導(dǎo)TRB3表達(dá)增高。高表達(dá)的TRB3介導(dǎo)Insulin/IGF-1引起的活性

4、氧自由基(reactive oxygen species，ROS)產(chǎn)生，誘導(dǎo)DNA損傷，促進(jìn)腫瘤生長和轉(zhuǎn)移。這些研究結(jié)果表明，TRB3確實介導(dǎo)了Insulin/IGF-1的促腫瘤作用。
　　自噬在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用，由此我們進(jìn)一步研究了TRB3與自噬間的關(guān)系。在人支氣管上皮細(xì)胞BEAS-2B上過表達(dá)TRB3，降低Ⅰ型LC3向Ⅱ型的轉(zhuǎn)化，促進(jìn)可溶性和不可溶性自噬“貨車蛋白”p62堆積。而敲低腫瘤細(xì)胞中TRB3不僅能降低

5、基礎(chǔ)水平的可溶性和不可溶性p62堆積，還能解除由IGF-1引起的p62增高。由此提示，TRB3介導(dǎo)由IGF-1引起的p62堆積和自噬抑制。繼而，我們用mRFP-GFP-LC3報告基因檢測自噬流，并且在電鏡下觀察細(xì)胞內(nèi)自噬體及自噬溶酶體的形成情況，同樣發(fā)現(xiàn)TRB3介導(dǎo)IGF-1引起的自噬抑制，敲低TRB3可使自噬流恢復(fù)通暢。實驗室早期研究發(fā)現(xiàn)，TRB3與自噬“貨車蛋白”p62存在相互作用，相互作用的位點位于p62的LC3相互作用結(jié)構(gòu)域(L

6、C3-interacting region，LIR)和泛素結(jié)合結(jié)構(gòu)域(ubiquitin-associated domain，UBA)。TRB3通過與LIR及UBA的相互作用阻礙p62與LC3以及與泛素化蛋白間的結(jié)合，抑制p62功能，進(jìn)而抑制自噬。我們后續(xù)的研究也發(fā)現(xiàn)TRB3和p62在肝癌、結(jié)腸癌、肺癌組織表達(dá)都顯著高于正常肝臟、結(jié)腸和肺組織，而且在這些腫瘤組織中，TRB3與p62之間存在相互作用，可溶性和不可溶性p62堆積，自噬流受到

7、抑制。探索TRB3介導(dǎo)Insulin/IGF-1引起p62堆積的具體機(jī)制，我們發(fā)現(xiàn)TRB3主要通過增加p62蛋白穩(wěn)定性，促進(jìn)p62堆積。大量堆積的p62不僅能抑制自噬，還能進(jìn)一步引起泛素蛋白酶體降解系統(tǒng)障礙。自噬與泛素蛋白酶體系統(tǒng)雙重障礙將導(dǎo)致一系列促腫瘤蛋白，包括EGFR、COX-2、MMP-1、MMP-2、MT-MMP、c-Myc、Twist等在細(xì)胞中堆積，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤發(fā)生、發(fā)展。
　　鑒于TRB3-p62相互作用在誘導(dǎo)腫瘤細(xì)

8、胞自噬阻滯中發(fā)揮的關(guān)鍵作用，實驗室前期通過Biacore技術(shù)篩選出一段能與TRB3結(jié)合的α螺旋肽Pep2-A2，并證明這段多肽能干擾TRB3與p62之間的相互作用。我們進(jìn)一步檢測了Pep2-A2調(diào)節(jié)自噬、抑制腫瘤的活性。結(jié)果顯示，Pep2-A2解除TRB3與p62間結(jié)合，能恢復(fù)p62功能，使其重新與LC3及泛素化蛋白結(jié)合，進(jìn)而活化自噬以及泛素蛋白酶體功能，促進(jìn)EGFR、COX-2、MMP-1、MMP-2、MT-MMP、c-Myc、Twi

9、st等促腫瘤蛋白降解。動物實驗結(jié)果進(jìn)一步證實，Pep2-A2確實具有抑制腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的作用。
　　綜上所述，研究證明TRB3是連接糖尿病和腫瘤發(fā)生、發(fā)展的關(guān)鍵橋梁。糖尿病中普遍存在的高胰島素血癥、高IGF-1能誘導(dǎo)TRB3表達(dá)。高表達(dá)的TRB3與自噬“貨車蛋白”p62相互作用，抑制自噬流，進(jìn)而引發(fā)泛素蛋白酶體系統(tǒng)障礙。自噬和泛素蛋白酶體系統(tǒng)雙重障礙導(dǎo)致EGFR、COX-2、Snail等一系列促腫瘤蛋白堆積，促進(jìn)腫瘤發(fā)生、發(fā)展。靶