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转化生长因子-β(Transforming Growth Factor-β,TGF-β)在细胞中发挥着多种重要功能,调控了一系列的细胞活动,包括增殖、分化、凋亡等。经典的TGF-β信号通路包含TGF-βⅠ型和Ⅱ型受体及其下游的效应蛋白R-Smmads、Co-Smad、I-Smads。在这些Smad蛋白当中,R-Smad能够直接被激活的TGF-β受体磷酸化,而Co-Smad,即Smad4,能与磷酸化的R-Smad形成复合体入核调控下游基因的转录。因此,Smad4虽然不直接被TGF-β受体调控活性,却是影响整个TGF-β信号通路效应的关键因子。磷酸酶是一类能够通过水解将底物分子上的磷酸基团除去,生成磷酸根离子和羟基的酶。磷酸化与去磷酸化在细胞信号转导中发挥着关键的调控作用。人类基因组共编码了至少125个酪氨酸磷酸酶,这些磷酸酶特异性地将酪氨酸磷酸化的底物去磷酸化,维持细胞的正常活动。本实验室先前的研究表明,在某些癌症当中存在着持续激活型激酶NPM-ALK,能够将Smad4酪氨酸磷酸化。磷酸化的Smad4丧失了入核后对下游基因的调控作用,因此TGF-β信号通路受到了抑制。本课题对人类的酪氨酸磷酸酶文库进行了筛选,以寻找能够特异性地将磷酸化Smad4去磷酸化的酪氨酸磷酸酶。我们利用磷酸酶cDNA文库,最终筛选发现21个磷酸酶对Smad4有明显的去磷酸化作用。我们采用了不同的实验方法去验证这些磷酸酶的作用。PTPN2属于经典非受体型酪氨酸磷酸酶。实验发现,该磷酸酶可以在体内和体外对Smad4去磷酸化,也可以对NPM-ALK去磷酸化而抑制其激酶活性。通过荧光素酶报告系统发现,该磷酸酶能够抵消NPM-ALK对TGF-β信号通路的抑制,并且这种作用依赖于其磷酸酶活性。通过免疫共沉淀和体外实验发现,PTPN2与NPM-ALK有直接的相互作用。进一步研究发现在NPM-ALK高表达的淋巴瘤细胞系中,PTPN2也是高表达的。PTPN2在常态下活性低下,而通过该磷酸酶的激动剂亚精胺(spermidine,SPD)处理可以提高PTPN2的活性。用SPD处理表达内源NPM-ALK的淋巴瘤细胞,发现处理组细胞的Smad4磷酸化水平和NPM-ALK的磷酸化水平有降低,且SPD处理的细胞可以回复对TGF-β的响应。本课题通过对人类酪氨酸磷酸酶文库进行筛选,找到多个能够去磷酸化Smad4的磷酸酶,并针对其中去磷酸化效应明显的非受体型酪氨酸磷酸酶PTPN2进行了较为深入的研究,发现了 PTPN2可以拮抗NPM-ALK对于TGF-β信号通路的抑制作用。NPM-ALK通过抑制TGF-β信号而促进了肿瘤的发生,因此能够抑制NPM-ALK的PTPN2是一个治疗相关疾病的潜在靶点。故本课题的研究成果在学术上及临床上都有重要意义。