Kruppel样因子(Kruppel-like factors, KLFs)是与DNA结合的转录调控因子家族,人KLF5 (Human Kruppel-like factor 5)是KLF家族的一个重要成员,定位于染色体13q21,编码一个457个氨基酸的大约55 KDa的蛋白。在正常组织,KLF5广泛控制许多重要的细胞过程,包括增殖、分化、运动、炎症和多能性。在肿瘤相关进程中,KLF5调控大量基因的表达,而且能够促进细胞增殖,细胞周期,生存,血管新生以及干细胞自我更新,在细胞的多种病理进程中起重要作用。研究结果显示KLF5在高级别肿瘤、ERα阴性、未分化的乳腺癌中高表达。KLF5在乳腺癌的发生、发展过程中作为癌基因发挥作用。KLF5蛋白已知经历各种翻译后修饰如磷酸化,乙酰化,泛素化、类泛素化。泛素蛋白酶体途径(ubiquitin proteasome pathway, UPP)是蛋白质功能重要的调节者,泛素化所导致的蛋白降解与去泛素化修饰的动态平衡在KLF5蛋白水平的精细调节中具有重要地位。大多数重要的转录因子如p53、 c-Myc和β-catenin等都受到泛素化/去泛素化调节,KLF5也不例外。陈策实课题组最早发现KLF5受到泛素化调节后通过蛋白酶体降解,然后进一步找到了控制KLF5降解的蛋白结构域并且找到了2个控制KLF5降解的关键酶一E3泛素连接酶WWP1和SCFFbw7。蛋白泛素化调节是一个可逆的过程,细胞内同时还存在一些特异的去泛素化蛋白酶,对细胞内环境自稳态的维持、蛋白的降解或稳定以及细胞内的信号转导通路进行负向调节。迄今为止,已发现的能够促进KLF5泛素化的E3连接酶共有3个分子：WWP1、SCFFbw7和SMURF2。而能够特异性去除KLF5蛋白的多聚泛素化修饰、维持KLF5蛋白稳定性的DUB分子还有待于进一步的发掘与研究,能否通过抑制KLF5途径来治疗乳腺癌还需要进一步的探索。本研究针对这个问题,鉴定了对KLF5蛋白水平具有正向调节作用的去泛素化酶,研究其在维持KLF5蛋白稳定性中所发挥的作用以及产生上述效应的分子机制以及对乳腺癌细胞功能的影响。本课题具体研究结果如下：1.发现MJD家族(Machado-Joseph disease related enzymes)中的成员ATXN3L在敲低的情况下可以特异性下调KLF5蛋白水平及上调KLF5抑制的下游靶分子p21、p27的表达水平,在部分细胞系过表达ATXN3L能够引起KLF5水平上调。表明ATXN3L是能够调节KLF5稳定性的去泛素化酶。2.ATXN3L能够直接与KLF5发生相互作用,ATXN3L的N端、C端以及KLF5的N端、C端均介导了ATXN3L与KLF5的结合。3.ATXN3L能够延长KLF5蛋白的半衰期,能够增加KLF5的稳定性。在加入了KLF5特异的E3泛素连接酶后ATXN3L同样能够去泛素化KLF5,因此ATXN3L对KLF5蛋白的稳定性的调控是通过对KLF5的去泛素化来实现的。我们还发现ATXN3L的Josephin结构域是介导ATXN3L与KLF5相互作用的重要区域,缺失Josephin结构域的ATXN3L不具有去泛素化KLF5的活性,即ATXN3L的酶活性中心也存在于这一结构域。4.在三阴性乳腺癌细胞系HCC1806和SUM1315细胞中,敲低ATXN3L均可抑制乳腺癌细胞的增殖,ATXN3L可能发挥癌蛋白的功能。而细胞增殖速度加快是肿瘤细胞的重要特征,本实验证明了ATXN3L对乳腺癌细胞增殖能力的正向调控能力。本课题首次鉴定了ATXN3L是具有稳定KLF5蛋白的去泛素化酶,亦发现了ATXN3L去泛素化酶的首个底物蛋白KLF5。研究结果提示了ATXN3L通过去泛素化KLF5蛋白维持其稳定性,并发现其促进乳腺癌细胞增殖。为靶向KLF5提供新的科学支持,也为乳腺肿瘤的治疗提供了新的策略。