SUMO化修飾和SENP3在調(diào)節(jié)頭頸癌細(xì)胞STAT3活性中的作用.pdf

1、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3（STAT3）是介導(dǎo)細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子信號(hào)通路的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，通常由白介素-6（IL-6）家族細(xì)胞因子激活。IL-6等炎癥因子在腫瘤中可由上皮細(xì)胞，基質(zhì)或免疫細(xì)胞持續(xù)和過度分泌，形成腫瘤相關(guān)炎性微環(huán)境。STAT3激活的細(xì)胞效應(yīng)主要是促進(jìn)增殖和抵抗凋亡。如果持續(xù)激活，將促進(jìn)細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化，并對(duì)維持腫瘤惡性表型至關(guān)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(gè)多步驟癌變的經(jīng)典模型：直接和反復(fù)暴露于致癌物

2、質(zhì)（包括煙草，酒精和病毒感染等）中導(dǎo)致遺傳和表觀遺傳的逐步改變。大量的流行病學(xué)數(shù)據(jù)表明煙草是頭頸癌最重要的致癌因素，而長(zhǎng)期吸煙能升高活性氧，造成組織局部細(xì)胞的氧化應(yīng)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(zhǎng)、促進(jìn)凋亡和增加放化療敏感性。因此，STAT3被認(rèn)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(jī)制促進(jìn)STAT3的持續(xù)激活并介導(dǎo)下游細(xì)胞效應(yīng)并不清楚；在煙草成分和IL-6所誘導(dǎo)的微環(huán)境中是否存在共同的調(diào)節(jié)因子改變STAT3的蛋白質(zhì)修飾和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)事件來調(diào)控其活性以及產(chǎn)生相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)，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(zhì)）作用于頭頸癌細(xì)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(shí)伴隨活性氧和SUMO2/3蛋白酶SENP3的增加。當(dāng)加抗氧化物和敲低SENP3后，發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象逆轉(zhuǎn)。這說明煙草能促進(jìn)頭頸癌細(xì)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(xì)胞，發(fā)現(xiàn)STAT3-pY705也快速的增加并依賴于SENP3。我們前期實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)輕度氧化應(yīng)激能使SENP3累積，為深入理解 SENP3作為應(yīng)答輕度氧化應(yīng)激的重要分子是如何調(diào)控STAT3的持續(xù)激活的，我們對(duì)STAT3和SE

5、NP3的相互作用的分子機(jī)制和生物學(xué)效應(yīng)進(jìn)行了研究。從分子機(jī)制方面，通過免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)，我們證實(shí) STAT3的Lys451SUMO2/3修飾負(fù)責(zé)與它的磷酸酶TC45的相互結(jié)合，也鑒定出TC45存在與SUMO相互作用的結(jié)構(gòu)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(jié)合，進(jìn)而促進(jìn)了STAT3的持續(xù)磷酸化。在生物學(xué)效應(yīng)方面，我們發(fā)現(xiàn)與STAT3野生型相比，Lys451S

6、UMO位點(diǎn)突變（相當(dāng)于被去除SUMO）的STAT3能促進(jìn)STAT3的轉(zhuǎn)錄活性，增強(qiáng)頭頸癌細(xì)胞的克隆形成能力和生長(zhǎng)、侵襲能力。同時(shí)，我們?cè)诤戆?biāo)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(guān)，且兩者的相關(guān)性在吸煙、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)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(jié)果揭示了SUMO化修飾是一種新發(fā)現(xiàn)的STAT3翻譯后修飾，負(fù)責(zé)連接STAT3與其磷酸酶TC45，介導(dǎo)STAT3活性的負(fù)性調(diào)