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第一部分、谷氨酰胺酶2（GLS2）的分子调控机制及其在MYCN扩增神经母细胞瘤发生发展中的功能研究 背景和目的：谷氨酰胺是绝大多数肿瘤生长所必需的氨基酸，是癌细胞重要的氮源和能源物质，并且优先被癌细胞所摄取。异常活跃的谷酰胺代谢是肿瘤发生发展的特征之一。由谷氨酰胺酶1（GLS1）或谷氨酰胺酶2（GLS2）催化谷氨酰胺转变成谷氨酸的过程是谷氨酰胺有氧代谢和生成还原型谷胱甘肽（GSH）的关键步骤。文献报道 P493博基特淋巴瘤和 PC3前列腺癌，c-Myc选择性诱导 GLS1促进肿瘤发生发展；在肝癌细胞中，抑癌因子p53特异性激活GLS2抑制癌细胞生长。这些结果揭示GLS1促进肿瘤发生，而GLS2抑制癌细胞生长。然而，不同来源和类型的癌细胞是否采用这种上调GLS1同时下调GLS2的“广谱模式”来维持自身谷氨酰胺有氧代谢和三羧酸循环完整？作为 Myc家族重要一员的N-Myc是否类似c-Myc通过激活GLS1来调控MYCN扩增神经母细胞瘤谷氨酰胺代谢？MYCN扩增神经母细胞瘤中GLS1和GLS2是否具有临床意义？为解决这些问题，我们以MYCN扩增神经母细胞瘤为模型研究谷氨酰胺酶的生物学功能和分子机制以及探讨谷氨酰胺酶的临床意义。 结果：我们实验结果显示，MYCN扩增神经母细胞瘤N-Myc特异性激活谷氨酰胺酶2（GLS2）而不是谷氨酰胺酶1（GLS1）来调控谷氨酰胺有氧代谢关键步骤，并且 GLS2不受 p53直接调控。N-Myc诱导 GLS2转录表达的机制是 MYCN与GLS2基因序列上Myc结合位点“E-box”直接结合激活GLS2转录表达。 shRNA分别沉默GLS1和GLS2，结果显示与GLS1相比较，MYCN扩增神经母细胞瘤更依赖谷氨酰胺酶2（GLS2）来维持细胞生长促进肿瘤形成，以及促进还原型谷胱甘肽（GSH）、ATP、α-酮戊二酸（α-KG）等代谢产物的生成。 临床患者肿瘤样本免疫组织化学及生物信息学分析，结果显示 GLS2与N-Myc成正相关，即N-Myc表达高，GLS2高表达。除此之外，我们研究谷氨酰胺酶与患者生存率的相关性，结果显示 GLS2与患者存活时间呈现负相关，即GLS2高表达的神经母细胞瘤患者存活时间短。 结论：以上研究结果提示我们，癌细胞不是采用某种单一的“广谱模式”调控谷氨酰胺代谢，即癌细胞谷氨酰胺代谢具有异质性；GLS2可以是促癌因子而不仅仅是抑癌因子，并且GSL2可能是评估神经母细胞瘤患者生存率的标志以及治疗该种癌症的潜在药物靶点。 第二部分、 polo样激酶1（PLK1）分子调控机制及其在MYCN扩增神经母细胞瘤发生发展中的功能研究 背景和目的：癌基因MYCN的扩增和突变在神经母细瘤中较为常见。MYCN扩增神经母细胞瘤对常规化疗药物高度耐受，常引起临床治疗效果不佳，患者预后较差。又因Myc空间结构特殊难以作为药物靶点，导致目前对于该类癌症尚无有效治疗方法。国际同行及我们前期研究发现MYCN扩增神经母细胞瘤对谷氨酰胺“成瘾”，抑制谷氨酰胺代谢酶可以有效杀死该种癌细胞。但是到目前为止高效率且低毒性的特异性谷氨酰胺代谢酶抑制剂还没有问世。polo样激酶1（PLK1）在近几年来的研究中备受关注是因为它与肿瘤发生发展密切相关，它是肿瘤发生发展的重要调控因子。PLK1调控癌细胞的细胞周期，诱导细胞抵抗凋亡，延长端粒以及促进肿瘤侵袭和转移等。癌基因MYCN是癌症发生发展的操控因子，那么N-Myc与 PLK1是否存在某种必然关系？能否靶向 PLK1治疗 MYCN扩增神经母细胞瘤？因此，我们以MYCN扩增神经母细胞瘤为模型，探索PLK1的生物学功能特征和分子调控机制以及探讨靶向PLK1治疗癌症的临床意义。 结果：我们实验结果显示，MYCN扩增神经母细胞瘤polo样激酶1（PLK1）正调控癌蛋白N-Myc及Myc靶基因。shRNA和PLK1特异性抑制剂BI2536或BI6727特异性抑制PLK1促进N-Myc的蛋白降解并阻滞Myc下游靶基因转录表达。 PLK1维持 N-Myc蛋白相对稳定，其维持 N-Myc稳定的机制是 PLK1促进E3泛素连接酶Fbw7蛋白降解；N-Myc能够直接激活PLK1转录表达。N-Myc激活 PLK1转录表达的机制是 N-Myc直接与 PLK1基因序列上 Myc结合位点“E-box”结合激活PLK1的转录。 生物信息学和临床肿瘤样本免疫组织化学分析神经母细胞瘤中 PLK1与N-Myc以及患者生存率关系。结果显示PLK1与N-Myc成正相关，与患者生存率成负相关。 结论：以上结果提示我们，MYCN扩增神经母细胞瘤PLK1与N-Myc形成一种正反馈环，即PLK1维持N-Myc蛋白稳定，N-Myc激活PLK1转录表达。这种正反馈环可能是MYCN扩增神经母细胞瘤癌高度耐药，促进癌症发生发展，以及患者生存率低的主要原因，提示我们靶向PLK1可能实现双重靶向有效治疗MYCN扩增神经母细胞瘤。