Prx1/DIRAS2抑制口腔白斑细胞自噬的分子机制研究
批准号:
82071114
项目类别:
面上项目
资助金额:
53.0 万元
负责人:
张敏
依托单位:
学科分类:
牙周及口腔黏膜疾病
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张敏
中文摘要
氧化应激是影响口腔白斑(OLK)发生发展的重要因素,尤其氧化应激诱导的细胞自噬作用关键,其分子机制值得探讨。过氧化物还原酶1(Prx1)是特异性巯基类抗氧化蛋白,通过清除细胞内的H2O2, 参与氧化应激反应,与细胞恶性转化密切相关。课题组前期研究发现氧化应激诱导Prx1在OLK组织表达增高,上调的Prx1通过结合小G蛋白DIRAS2并影响DIRAS2表达,进一步参与自噬信号通路调控,从而促进OLK的发生发展,目前其具体机制不明,相关研究未见报道。本项目拟利用体外细胞和小鼠癌前病变模型并结合临床口腔白斑标本作为研究对象,在明确Prx1/DIRAS2表达与细胞自噬在OLK发生发展中的作用及其临床意义的前提下,进一步阐释Prx1/DIRAS2信号通路调控细胞自噬在OLK发生发展中的生物学作用及其机制,本研究有助于进一步了解OLK的发生发展规律,从而为临床口腔白斑的针对性治疗提供新的思路。
英文摘要
Oxidative stress is an important factor affecting the occurrence and development of oral leukoplakia (OLK), especially the key role of autophagy induced by oxidative stress, and its molecular mechanism is worth exploring. Peroxiredoxin 1 (Prx1) is an antioxidant protein, which is involved in oxidative stress reaction by scavenging H2O2 in cells, and is also closely related to malignant transformation of cells. Our previous study found that oxidative stress induced increased expression of Prx1 in OLK tissues, and the upregulated Prx1, in turn, affected the expression of a small G protein DIRAS2 by binding to DIRAS2, further participated in the regulation of autophagy signaling pathway, thereby promoting the occurrence and development of OLK. Currently, the specific mechanism is unknown, and relevant studies have not been reported. We will investigate cell in vitro and mouse models of precancerous lesions combined with clinical oral leukoplakia specimens in this study. The purpose of this study: 1) to clarify the role and clinical significance of Prx1/DIRAS2 expression and autophagy in the development and progression of OLK, 2) to elucidate the biological role and mechanism of Prx1/DIRAS2 signaling pathway in the regulation of autophagy in the development and progression of OLK. Our results are of practical significance to understand the occurrence and development of OLK and to adopt effective targeted treatment of OLK.
口腔白斑(OLK)是常见且研究最广泛的口腔潜在恶性疾患,伴上皮重度异常增生的OLK恶性转变率为31-40%。低氧环境下低氧诱导因子-1α(HIF-1α)通过激活细胞自噬保护口腔癌细胞,也可通过加速糖酵解促进OLK和癌细胞增殖。课题组前期研究发现过氧化物还原酶1(Prx1)可通过诱导线粒体自噬,促进OLK发生发展。对人口腔癌前病变DOK细胞的蛋白组学及生物信息学分析发现GTP结合Ras样蛋白2(DIRAS2)能够与Prx1相互作用,提示DIRAS2可能参与OLK发生发展。本研究利用口腔癌前病变细胞株DOK和Leuk-1细胞、临床样本、Prx1条件敲除小鼠和DIRAS2条件敲除小鼠建立的舌癌前病变模型,并结合RNA-seq测序分析进行相关研究。结果如下:临床样本研究显示人口腔白斑组织中DIRAS2蛋白表达较正常口腔黏膜显著增高。体外低氧促进DOK和Leuk-1细胞增殖,诱导HIF-1α表达,激活细胞自噬。对DIRAS2敲低DOK和对照细胞进行RNA-seq结合生物信息学分析,结果显示DIRAS2主要与HIF-1、MAPK和能量代谢等信号通路,以及细胞增殖过程密切相关,部分结果在细胞中得到验证。DIRAS2/Prx1通过调控HIF-1α/BNIP3通路介导的细胞自噬促进DOK和Leuk-1细胞增殖。本研究中成功构建口腔上皮组织DIRAS2条件敲除小鼠并利用4NQO化学诱导,构建舌癌前病变模型。同时利用Prx1条件敲除小鼠构建的舌癌前病变模型进行相关研究。组织学研究结果显示,DIRAS2敲除显著抑制小鼠舌癌前病变进展,小鼠舌癌前病变组织中DIRAS2和Prx1均可通过调控HIF-1α/BNIP3通路介导细胞自噬,促进细胞增殖。DIRAS2能够结合并调控Prx1和VHL蛋白表达,参与癌前病变进展。本研究明确了Prx1和DIRAS2 在OLK细胞增殖中的作用及DIRAS2和Prx1在低氧微环境中通过调控细胞自噬影响OLK 细胞增殖的分子机制,并为靶向干预OLK发生发展,降低口腔癌发病率提供了实验依据。
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