谷氨酸转运体SLC1A1在肺癌抗氧化应激中的功能与机制研究

Lung cancer ranks first in morbidity and mortality worldwide. Cancer cells have to generate large amount of glutathione (GSH), the major antioxidant within cells, to buffer oxidative stress. Although recent researches had reported the important role of GSH in anti-ROS, the regulatory mechanism in lung cancer was unclear. Our previous data showed the reprogramming of GSH metabolism in lung tumorigenesis via upregulated glutamate transporter SLC1A1. Moreover, two putative sites for NF-κB-mediated transcriptional activation were identified in the promoter of SLC1A1. So, we hypothesized that NF-κB induced the expression of glutamate transporter SLC1A1, which involved in anti-oxidative stress in lung cancer through generating GSH. We intend to use the isotope 13C metabolic flow tracking experiment to clarify that SLC1A1 promotes GSH synthesis by promoting cystine uptake. Besides, luciferase reporter system and chromatin immunoprecipitation assay will clarify that NF-κB is involved in the transcriptional regulation of SLC1A1. This subject will link the inflammation and lung cancer metabolism through the study of the biological function and mechanism of SLC1A1 in lung tumorigenesis, which will provide new strategies of targeting therapy combined with anti-inflammation therapy for lung cancer.

肺癌在全球的发病率和死亡率均居首位。肺癌细胞生长需要两大因素：对营养物质的需求和抵抗活性氧（ROS）造成的损伤。研究表明还原型谷胱甘肽（GSH）在清除ROS中具有重要作用，但其在肺癌中产生的调控机制研究较少。我们前期研究发现谷氨酸转运体SLC1A1在肺癌中表达增加，促进GSH合成，在肺癌抗ROS中具有重要作用；结合小鼠早期炎症易感表型，进一步分析发现炎症信号分子NF-κB参与SLC1A1的转录调控。由此我们假设：炎症信号分子NF-κB转录调控SLC1A1表达，促进GSH合成，参与肺癌抗氧化应激。本课题拟通过稳定同位素碳13标记的代谢流追踪实验，阐明SLC1A1通过上调胱氨酸摄取和谷氨酸转运促进GSH合成；并进一步证实NF-κB参与SLC1A1转录调控。本项目通过对SLC1A1在肺癌发生发展中生物学功能和作用机制的研究，将炎症与代谢联系起来，为肺癌的靶向治疗联合抗炎治疗提供新思路。

肺癌在我国的发病率和死亡率均居首位，肺癌细胞得以存活的一个重要条件就是抵抗活性氧ROS造成的损伤。该项目利用自发肺腺癌模型（Gprc5a敲除小鼠），通过代谢组学分析，发现氧化应激代谢异常激活，结合RNA表达谱芯片，我们发现谷氨酸受体SLC1A1表达增加，通过体内体外C13标记的半胱氨酸和谷氨酸代谢流实验，结合体外细胞分子生物学实验，发现肺癌中表达增加的SLC1A1能够将xCT泵到细胞膜外的谷氨酸主动运输到细胞内，从而维持细胞内谷氨酸的浓度，进而促进还原性谷胱甘肽GSH的合成，抵抗ROS造成的损伤。为进一步证实该现象，我们在体外肺癌细胞中敲除SLC1A1，代谢流分析发现，细胞外的谷氨酸明显得到累积，由于xCT在交换谷氨酸和胱氨酸上是浓度依赖的，因此细胞外累积的谷氨酸抑制了胱氨酸的摄入，导致GSH合成减少，从而进一步证实了SLC1A1和xCT相互配合促进GSH 的合成。同时利用Gprc5a-/-SPC-IκB小鼠模型，结合Gprc5a-/-小鼠早期炎症易感表型，体外细胞实验证实炎症信号分子NF-κB转录调控SLC1A1的表达。qPCR和免疫组化实验证实SLC1A1在肺癌肿瘤组织中高表达，同时肺癌组织代谢组学分析发现，GSH和谷氨酰胺在肺癌组织中产生增加。最后临床大数据表明，高表达SLC1A1的肺癌患者预后更差。本项目通过对SLC1A1在肺癌发生发展中生物学功能和作用机制的研究，将炎症与代谢联系起来，为肺癌的靶向治疗联合抗炎治疗提供新思路。. 在项目执行期间，发表标注该基金项目的高水平学术论文2篇，其中SCI收录2篇，分别发表在Cancer Research 和 Frontiers in Oncology，负责人获得上海市科委“启明星”计划1项，协助培养博士研究生1名，硕士研究生3名。

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