钾通道Kir2.1逆转PUM1功能表观调控胃癌干细胞多药耐药的机制研究

In gastric cancer, multidrug resistance is the main reason of chemotherapy failure and gastric cancer stem cells are the cytological basis for multidrug resistance, but the regulatory molecular mechanism is unclear. In our previous studies, we have found that the inward rectifier potassium channel 2.1 (Kir2.1) is a pro-malignant factor in invasion and metastasis of gastric cancer, and also found that its expression level in gastric cancer tissues was significantly correlated with the prognosis of chemotherapy patients. Further studies showed that Kir2.1 was highly expressed in gastric cancer stem cells and induced multidrug resistance of gastric cancer stem cells. Preliminary mechanism research showed that Kir2.1 contributed to multidrug resistance by a non-canonical ion permeation-independent signaling pathway, and related to Sox2. Further studies found that Kir2.1 could interact with PUM1, while reports showed that PUM1 can promote the degradation of mRNA and the binding site of PUM1 on Sox2 mRNA. Based on this, we hypothesized that Kir2.1 may inhibit the PUM1-related degradation of Sox2 mRNA through interaction with PUM1, increase the expression of Sox2, and promote the expression of multidrug resistance-related molecules, then induce multidrug resistance of gastric cancer stem cells. In this study, we intend to employ gastric cancer stem cells and clinical specimens for materials, using a variety of molecular biology techniques and in vitro and in vivo experiments to explore the function and molecular mechanism of Kir2.1 in multidrug resistance of gastric cancer stem cells. It is expected to provide new targets for reversing multidrug resistance of gastric cancer.

多药耐药是胃癌化疗失败的主要原因，胃癌干细胞是胃癌多药耐药产生的细胞学基础，但调控机制不清。我们在既往研究中发现钾通道Kir2.1是促进胃癌侵袭转移的重要分子，同时还发现其在胃癌组织中的表达水平与患者化疗后的预后显著相关。进一步的研究表明，Kir2.1在胃癌干细胞中高表达，促进胃癌干细胞多药耐药产生，且该作用不依赖其通道功能，而与Sox2有关。深入研究发现，Kir2.1能与PUM1相互作用，文献报道PUM1能促进mRNA降解，且Sox2的mRNA上有PUM1的结合位点。据此，我们推测Kir2.1可能通过与PUM1 相互作用而抑制PUM1对Sox2 mRNA的降解，增加Sox2表达，进而促进多药耐药相关分子表达而诱发胃癌干细胞多药耐药产生。本研究拟用胃癌干细胞及临床标本为材料，采用多种分子生物学技术和体内外实验探索Kir2.1在胃癌干细胞多药耐药中的作用和机制，为逆转胃癌多药耐药提供新靶标。

胃癌是危害人类健康最常见的恶性肿瘤之一，在我国90%新发患者即处于进展期，而进展期胃癌患者的5年生存率不足30％。化疗是进展期胃癌患者的主要治疗手段，但在临床治疗过程中患者常因多种原因出现化疗失败而导致肿瘤复发和死亡。近年研究发现，多药耐药是胃癌化疗失败的主要原因，胃癌干细胞是胃癌多药耐药产生的细胞学基础，调控机制不清且缺乏有效的治疗靶点。前期工作中发现内向整流钾离子通道Kir2.1与胃癌干细胞、胃癌临床侵袭转移及多药耐药具有显著相关性，具备治疗靶点的潜力，但其具体的临床意义及作用机制不明确。.通过对多中心大样本的临床数据进行整理并进行免疫组化分析，发现Kir2.1在胃癌化疗复发患者中的表达显著高于未复发患者，且Kir2.1的表达水平与胃癌患者化疗后的预后情况显著相关。进一步通过体内体外的实验研究发现，胃癌干细胞具有多药耐药的特性，胃癌干细胞是胃癌多药耐药的重要因素。同时发现Kir2.1在胃癌干细胞中显著高表达，过表达Kir2.1能够促进胃癌干细胞多药耐药特性的产生和多药耐药相关分子的表达。通过分子生物学研究发现，Kir2.1促进胃癌干细胞多药耐药产生的作用不依赖其离子通道功能本身，而与上调Sox2表达有关；免疫共沉淀联合质谱分析发现，Kir2.1能与PUM1蛋白相互结合，进一步研究发现Kir2.1通过与PUM1 相互作用而抑制PUM1对Sox2 mRNA的降解，增加Sox2的表达，进而促进多药耐药相关分子ABCB1和ABCG2等的表达而诱发胃癌干细胞多药耐药的产生。.为了便于进一步研究Kir2.1蛋白、PUM1蛋白及Sox2 mRNA三者的关系，我们与其他研究团队共同构建一种基于DNA三联体微结构调控的分子转运机，能够自动搜索、加载、靶向递送和卸载目标蛋白分子。该分子转运机器将为基于DNA的分子机器的发展提供研究实践和理论指导。.本研究首次揭示钾离子通道Kir2.1在胃癌干细胞多药耐药产生中的重要作用，进一步拓展了我们对于对胃癌耐药机制的认识，并为逆转胃癌多药耐药的治疗提供新的思路和靶点。

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