SUMO化修飾和SENP3在調節(jié)頭頸癌細胞STAT3活性中的作用.pdf

1、信號轉導和轉錄激活因子3（STAT3）是介導細胞因子、生長因子信號通路的關鍵轉錄因子，通常由白介素-6（IL-6）家族細胞因子激活。IL-6等炎癥因子在腫瘤中可由上皮細胞，基質或免疫細胞持續(xù)和過度分泌，形成腫瘤相關炎性微環(huán)境。STAT3激活的細胞效應主要是促進增殖和抵抗凋亡。如果持續(xù)激活，將促進細胞惡性轉化，并對維持腫瘤惡性表型至關重要。頭頸癌包括源于上呼吸消化道上皮的惡性腫瘤，其發(fā)生發(fā)展是個多步驟癌變的經典模型：直接和反復暴露于致癌物

2、質（包括煙草，酒精和病毒感染等）中導致遺傳和表觀遺傳的逐步改變。大量的流行病學數(shù)據(jù)表明煙草是頭頸癌最重要的致癌因素，而長期吸煙能升高活性氧，造成組織局部細胞的氧化應激微環(huán)境。頭頸癌中存在STAT3的過度磷酸化和持續(xù)激活。在頭頸癌中IL-6和煙草成分都能激活STAT3，沉默STAT3能抑制腫瘤生長、促進凋亡和增加放化療敏感性。因此，STAT3被認為是頭頸癌的癌基因。STAT3作為連接腫瘤與微環(huán)境的重要中介分子在頭頸癌的發(fā)生發(fā)展中扮演著重要

3、的角色。然而，煙草成分通過什么機制促進STAT3的持續(xù)激活并介導下游細胞效應并不清楚；在煙草成分和IL-6所誘導的微環(huán)境中是否存在共同的調節(jié)因子改變STAT3的蛋白質修飾和信號轉導事件來調控其活性以及產生相應的生物學效應，也是值得研究的。
　　我們將煙草特異性鹽硝胺（NNK，煙草成分中主要的致癌物質）作用于頭頸癌細胞（hep-2,KB and HN30），發(fā)現(xiàn)Y705磷酸化的STAT3（STAT3的激活形式，STAT3-pY705

4、）快速增加，同時伴隨活性氧和SUMO2/3蛋白酶SENP3的增加。當加抗氧化物和敲低SENP3后，發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象逆轉。這說明煙草能促進頭頸癌細胞中STAT3的持續(xù)激活，且依賴于活性氧和SENP3。我們用IL-6作用于頭頸癌細胞，發(fā)現(xiàn)STAT3-pY705也快速的增加并依賴于SENP3。我們前期實驗發(fā)現(xiàn)輕度氧化應激能使SENP3累積，為深入理解 SENP3作為應答輕度氧化應激的重要分子是如何調控STAT3的持續(xù)激活的，我們對STAT3和SE

5、NP3的相互作用的分子機制和生物學效應進行了研究。從分子機制方面，通過免疫共沉淀實驗，我們證實 STAT3的Lys451SUMO2/3修飾負責與它的磷酸酶TC45的相互結合，也鑒定出TC45存在與SUMO相互作用的結構域（SIM），而SENP3作為SUMO2/3特異蛋白酶通過去除Lys451SUMO修飾從而減弱了STAT3與TC45的結合，進而促進了STAT3的持續(xù)磷酸化。在生物學效應方面，我們發(fā)現(xiàn)與STAT3野生型相比，Lys451S

6、UMO位點突變（相當于被去除SUMO）的STAT3能促進STAT3的轉錄活性，增強頭頸癌細胞的克隆形成能力和生長、侵襲能力。同時，我們在喉癌標本中發(fā)現(xiàn)SENP3蛋白水平與磷酸化STAT3蛋白水平呈明顯正相關，且兩者的相關性在吸煙、淋巴結轉移、晚期腫瘤（T）和臨床分期（TNM）中更為顯著。
　　綜上，我們的研究結果揭示了SUMO化修飾是一種新發(fā)現(xiàn)的STAT3翻譯后修飾，負責連接STAT3與其磷酸酶TC45，介導STAT3活性的負性調