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凋亡抑制蛋白XIAP抑制自噬促进肿瘤形成的作用机制研究

作　者: 黄星
导　师: 吴缅
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 细胞生物学
关键词: 细胞凋亡细胞自噬对话 E3泛素连接酶 XIAP Mdm2 p53 p62 肿瘤生成肿瘤进程
分类号: R730.231
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

机体依靠“自杀”(细胞凋亡)控制异常生长的细胞,而细胞依靠“自食”(细胞自噬)回收所需的组分。近年来越来越多的证据表明,细胞凋亡和细胞自噬之间存在错综复杂的对话。这两种通路可以被相同因子调控,而有时他们又共享彼此的成员。更令人感兴趣的是,无论是抑制细胞凋亡,或是抑制细胞自噬都能够促进肿瘤的发生,而其中哪条通路发挥更重要的作用以及潜在的分子机制目前仍就不清楚。在论文的第一部分研究中,我们发现凋亡抑制蛋白XIAP实际上同时也具有抑制细胞自噬的功能。XIAP是凋亡抑制蛋白家族中被最广泛研究的成员,其生物学功能在很大程度上被归因于对细胞凋亡通路的抑制作用,而这又主要与其结合降解负责起始和执行细胞凋亡的半胱天冬酶Caspase有关。XIAP的抗凋亡功能已经众所周知,而我们在这里提供的证据表明,XIAP能够作为Mdm2内在的E3泛素连接酶,通过泛素化降解Mdm2,阻碍其所介导的p53降解,从而稳定细胞质p53来发挥其抑制自噬的功能。而且,XIAP的这种抑制自噬的作用似乎是依赖于其磷酸化的。当血清饥饿诱导自噬时,由于AKT失活导致XIAP去磷酸化,造成其从Mdm2解离,进而增强了Mdm2对p53的泛素化降解,促进了自噬的发生。在小鼠模型中,我们也进一步证明了XIAP的磷酸化对于调节肿瘤细胞的成瘤能力是至关重要的。此外,在临床肿瘤样品中,我们也检测出XIAP所介导的自噬抑制确实以一个相对较高的比例存在。至此,这些发现揭示了一条新的、由XIAP-Mdm2-p53所介导的、抑制自噬的信号通路,有可能在肿瘤生成过程中起作用。在随后的第二部分研究中,我们想弄清楚XIAP抑制自噬的作用,对于其所具有的促进肿瘤功能是否是必需的。因为虽然XIAP的异常表达长期以来一直被认为与人类多种肿瘤的发生相关,但是近年来的研究发现XIAP基因敲除小鼠并没有显示出任何与凋亡相关的表型。为回答这个问题,我们建立了异种移植小鼠模型,发现XIAP丧失结合抑制Caspase活性的突变体依然能够促进肿瘤生成。而且,其所成肿瘤与对照组相比,自噬水平被极大地抑制了,而在凋亡上却无明显差异。这表明XIAP的抗凋亡作用不是肿瘤形成的充分条件,其可能主要通过抑制自噬而非凋亡来促进肿瘤生成。在探索该现象背后机制的过程中,我们通过质谱分析鉴定出,作为转运载体输送泛素化底物到自噬运转装置的蛋白p62,可能是XIAP发挥功能的一个靶点。随后的研究表明,p62是XIAP作为E3泛素连接酶的又一个底物,在生理情况下主要由XIAP介导经泛素蛋白酶体降解。通过抑制p62介导的自噬,XIAP加快了细胞增殖的速度,增强了细胞形成克隆的能力,从而促进了肿瘤的生成。此外,通过进一步大量分析不同阶段的临床肿瘤样品,我们惊喜地发现XIAP、p62和LC3的表达水平与肿瘤的进程之间存在密切的联系--也就是在早期阶段,肿瘤表达高水平的XIAP,且伴随着p62和LC3的低表达；而到了晚期阶段,肿瘤则表现出相反的表达模式。这与目前人们对于自噬在肿瘤进程中作用的认识相一致,即自噬抑制肿瘤的发生、发展，但是促进肿瘤的转移和存活。因此，我们揭示的XIAP-p62信号通路很可能为今后抗IAP的肿瘤治疗提供很有价值的参考。综上所述,我们在此首次报导了凋亡抑制蛋白XIAP能够通过抑制自噬,促进肿瘤生成,以及影响癌症进程。我们的发现具有重要的生理意义,同时也有助于人们深刻理解细胞凋亡和自噬在肿瘤发生发展中的重要性。针对这一领域的研究,将为肿瘤治疗药物的开发提供巨大的指导和帮助。

全文目录

目录  5-7
縮略语  7-9
中文摘要  9-11
ABSTRACT  11-13
第一章绪论  13-67
  第一节细胞死亡方式间的对话  13-44
    一、细胞死亡的概念及方式  13-24
      1、细胞凋亡  13-16
      2、细胞坏死  16-18
      3、细胞自噬  18-21
      4、细胞死亡的其他方式  21-24
    二、细胞死亡的调控  24-37
      1、细胞凋亡的调控  24-29
      2、细胞坏死的调控  29-34
      3、细胞自噬的调控  34-37
    三、细胞死亡方式间的对话  37-44
      1、细胞凋亡与坏死  37-39
      2、细胞自噬与凋亡  39-42
      3、细胞自噬与坏死  42-44
  第二节参与细胞死亡代表性成员的研究进展  44-67
    一、凋亡促进蛋白p53的研究进展  44-53
      1、p53的过去  44-49
      2、p53的现在  49-51
      3、p53的未来  51-53
    二、自噬转运蛋白p62的研究进展  53-60
      1、p62的过去  53-57
      2、p62的现在  57-59
      3、p62的未来  59-60
    三、凋亡抑制蛋白XIAP的研究进展  60-67
      1、XIAP的昨天  60-63
      2、XIAP的今天  63-64
      3、XIAP的明天  64-67
第二章 XIAP抑制自噬的作用基础研究  67-88
  第一节研究设想  67-68
  第二节结果与分析  68-86
    一、XIAP生理条件下参与抑制自噬的发生  68-70
    二、XIAP部分依赖于胞质p53途径影响自噬  70-72
    三、XIAP是MDM2的一个新E3泛素连接酶  72-76
    四、XIAP调节血清饥饿诱导的自噬  76-78
    五、XIAP抑制自噬作用受到AKT磷酸化的调控  78-80
    六、XIAP影响DNA损伤应答的起始  80-81
    七、XIAP-MDM2-p53信号通路在肿瘤生成中具有潜在意义  81-86
  第三节讨论与小结  86-88
第三章 XIAP促进肿瘤形成的作用机制研究  88-109
  第一节研究设想  88-89
  第二节结果与分析  89-107
    一、XIAP不依赖于抗凋亡功能促进肿瘤生成  89-91
    二、XIAP与自噬在肿瘤中密切相关  91
    三、XIAP生理条件下结合并泛素化降解p62  91-97
    四、XIAP部分依赖于p62调节细胞增殖和克隆形成  97-99
    五、XIAP通过抑制p62介导的自噬促进肿瘤生成  99-101
    六、XIAP-p62信号通路在肿瘤进程中具有重要意义  101-107
  第三节讨论与小结  107-109
第四章实验材料与方法  109-120
  第一节实验材料  109-111
  第二节实验方法  111-120
第五章参考文献  120-144
致谢  144-146
附录  146-150
  附录1：攻读博士学位期间发表的学术论文  146-147
  附录2：攻读博士学位期间参加的学术会议  147-148
  附录3：攻读博士学位期间获得的学术奖励  148-149
  附录4：攻读博士学位期间取得的学术资质  149-150
  附录5：学术论文复印件  150

凋亡抑制蛋白XIAP抑制自噬促进肿瘤形成的作用机制研究

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