烯脂酰辅酶A水合酶1(ECHS1)参与调控JAK1-STAT3信号通路的功能及机制研究

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STATs-信号转导与转录活化蛋白是重要的转录因子家族,这个家族包括六个成员:STAT1-STAT6。STAT3作为其中的一员,可以被诸多细胞因子激活,包括IL-6、EGF、IFNα等。静息条件下,STAT3主要定位在胞浆,在细胞外界因子的刺激下,JAK1激酶磷酸化受体上特定的酪氨酸位点,随后STAT3被招募到受体复合物上,其酪氨酸705位被JAK1磷酸化,磷酸化的STAT3发生二聚化,转位至细胞核从而调控靶基因的表达。STAT3信号通路的激活对细胞增殖、分化、免疫及炎症等很多生理过程都很重要。近年来的研究表明,STAT3信号通路的异常激活,破坏了正常细胞的增殖、细胞周期、生存以及免疫反应,导致细胞的恶性增殖并诱导出一些转化细胞的特性,这与人类多种恶性肿瘤的发生发展以及预后密切相关。STAT3是EGFR、SRC、JAK等多个致癌性酪氨酸激酶信号通道的汇聚点,目前在人类多种肿瘤细胞中均发现有持续性激活。研究发现,STAT3的持续激活导致其下游靶基因如凋亡抑制基因(HSP27、SURVIVIN、BCL-XL)、细胞周期调节基因(Cyclin D1、C-MYC)、血管生成相关基因(COX-2、VEGF)等表达明显增加,而这些基因的过度激活是促进肿瘤发生发展的重要原因。此外,肿瘤细胞主要通过免疫抑制和免疫耐受逃脱机体的免疫监视,促进肿瘤发生、侵袭和转移。研究表明,STAT3能够参与并影响肿瘤细胞与宿主免疫系统的相互作用,研究者在特异的STAT3缺陷的小鼠细胞系中发现STAT3具有负性调节免疫功能。同时,STAT3可抑制炎症介质如TNF-α、NO的释放,帮助肿瘤细胞逃避免疫细胞的杀伤作用。总之,在肿瘤细胞中,STAT3的过度激活增强了肿瘤的免疫逃逸能力,这也是STAT3促进肿瘤发生发展的另一重要原因。综上所述,STAT3作为“癌基因”已得到越来越多科学家的认可和关注,深入阐明JAK1-STAT3信号通路的调控机制有可能为肿瘤治疗提供新的药物作用靶点。ECHS1(Homo Sapiens Enoyl Coenzyme A Hydratase1)全称为烯脂酰辅酶A水合酶1,全长290AA,是催化线粒体脂肪酸氧化代谢的一个关键酶。已有研究表明,在轻度脂肪肝的小鼠模型及病人体内ECHS1水平呈现下调状态,敲低ECHS1的表达可导致肝脏中脂肪显著堆积。除了在脂肪酸代谢中的重要功能外,越来越多的文献报道ECHS1在很多肿瘤中缺失或低表达,包括乳腺癌细胞(MCF-7,MDA-MB-231,T47D),前列腺癌细胞(DU145),结肠癌细胞(HCT-8),卵巢腺癌细胞(SKOV-3)等细胞系和一些肿瘤组织(肾脏肿瘤组织和肝癌肿瘤组织),然而ECHS1在肿瘤中的缺失或低表达对肿瘤发生发展的意义尚不清楚。STAT3信号通路对维持细胞正常的生长、分化十分关键,然而其信号持续激活可导致细胞恶性增殖及免疫逃逸,是促进肿瘤发生发展的重要原因之一。因此,新的STAT3调控因子的发现成为当前肿瘤靶向治疗研究的热点。我们在前期工作中通过酵母双杂交技术鉴定出一个新的STAT3相互作用蛋白质-ECHS1,初步实验结果表明ECHS1能够结合STAT3并抑制STAT3的转录活性。随后我们分别通过过表达和敲低ECHS1,发现ECHS1能通过调节STAT3的酪氨酸磷酸化来调节它的转录活性。由于ECHS1在很多肿瘤中低表达,为了探索ECHS1在肿瘤发生发展中是否有功能,我们用siRNA敲低ECHS1并检测STAT3下游与细胞增殖、抗凋亡和转移相关的靶基因(Cyclin D1, BCL2,BCL2L1, MMP-2),实验结果表明这些与肿瘤发生发展相关的基因都有显著上调,这一结果解释了ECHS1在很多肿瘤中缺失或表达量偏低的意义。综上所述,我们的研究不仅发现了STAT3的一个新的负调控因子-ECHS1,初步揭示了其对STAT3信号通路的调控机制,更重要的是我们的发现有可能为基于STAT3通路的肿瘤治疗提供新的靶标。
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