南京大学严俊JBC发表膀胱癌研究新成果

南京大学严俊博士带领的研究小组，在2014年2月28日的国际生化及分子生物学领域知名学术期刊《The Journal of Biological Chemistry》杂志上发表了膀胱癌研究的最新成果。

　　

生物通报道：在2014年2月28日的国际生化及分子生物学领域知名学术期刊《The Journal of Biological Chemistry》杂志上在线发表的一项最新研究中，南京大学严俊博士带领的研究小组首次发现，SRC-3超表达与人类膀胱癌组织样本中的HIF1α靶基因水平升高有关。SRC-3超表达能够促进膀胱癌细胞的生长，伴随着糖酵解相关基因的表达增加。SRC-3敲除降低了低氧条件下的膀胱癌细胞糖分解率，降低了裸鼠的肿瘤生长，并减少了PCNA和LDHA的表达水平。

代谢途径失调是癌症的一个标志。糖酵解增强就是其中一种，近一个世纪被称为Warburg效应（指健康细胞依靠线粒体氧化糖类分子释放出有用的能量，而大多数肿瘤细胞则通过产能率相对降低的糖酵解为自身供能，恶性、生长迅速的肿瘤细胞通常的糖酵解率比他们的正常组织高达200倍）。癌症是由一组高度增殖的细胞群组成。癌细胞增殖除了有更高的能量需求之外，还需要各种各样的生物分子和葡萄糖，作为核酸和脂质这些分子生物合成的重要前体。在癌细胞中经常观察到，糖酵解途径中的葡萄糖转运体和酶的上调表达，连同三羧酸（TCA）循环减慢和乳酸的水平升高。

缺氧诱导因子1α（HIF1α）是糖酵解的一个主调节器。在常氧条件下，HIF1α由VHL（von Hippel-Lindau）蛋白泛素化，通过蛋白酶体途径降解。然而，在缺氧条件下，HIF1α和VHL之间的相互作用被中断，因此HIF1α蛋白不能降解。稳定的HIF1α能够与HIF1β形成二聚物，并结合到HIF1α靶基因启动子区域中的缺氧响应元件（hypoxia-responsive elements，HREs）。糖酵解酶HK2、PGK1和LDHA都能够上调HIF1α靶基因。由于大部分实体肿瘤组织一贯的低氧可用性，这些糖酵解酶就不断地在癌细胞中上调。因此，科学家们认为，在癌细胞中专门靶定HIF1α介导的代谢途径，是一种有价值的治疗策略。

膀胱癌（Urinary bladder cancer ，UBC）是一种全世界最常见的癌症，发病率稳步上升。在发达国家，在男性癌症中UBC的发病率居第四位。然而，在所有癌症患者中UBC患者每年的治疗费用排名第一。在UBC样本中基因突变（FGFR3和p53）和染色体变化（9p和9q增益）的发现，使我们更为深入地了解了UBC的发展。但是，研究人员指出，缺乏癌症发展（包括UBC的形成、扩散和发展）的特定分子机制，已经阻碍了UBC患者的成功治愈。

在30-60%人类乳腺癌样本中，类固醇受体共激活因子3（steroid receptor coactivator-3，SRC-3）最初被确定为20q染色体上的一个增殖基因。多种证据表明，SRC-3的过度表达是类固醇靶组织（如乳腺癌、前列腺癌和卵巢癌）来源癌症中的一个常见事件。

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SRC-3在哺乳动物乳腺上皮细胞内的特定超表达，能够诱导小鼠患乳腺癌；因此，研究人员已将SRC-3定义为一个善意的致癌基因。然而，在非类固醇类癌组织（包括肺癌、肝癌和膀胱癌）中，研究人员也发现了SRC-3的表达上调。此外，对163份人UBC标本的队列分析发现，7%的样本含有SRC-3基因扩增，32.5%的样本表现出SRC-3蛋白的超表达。免疫组化分析结果表明，UBC样本中的SRC-3超表达，与雌激素受体（ER）、雄激素受体（AR）和孕酮受体（PR）无关，表明SRC-3可能通过类固醇受体之外的机制发挥作用。然而，SRC-3在UBC中的确切作用尚不清楚。

在这项研究中，研究人员首次发现，SRC-3超表达与人类UBC样本中的HIF1α靶基因水平升高有关。SRC-3超表达能够促进UBC细胞的生长，伴随着糖酵解相关基因的表达增加。SRC-3敲除降低了低氧条件下的UBC细胞糖分解率，降低了裸鼠的肿瘤生长，并减少了PCNA和LDHA的表达水平。

研究人员进一步表明，SRC-3能够与HIF1α（糖酵解必需的一个关键转录因子）相互作用，共激活其转录活性。SRC-3与HIF1α靶基因（例如glut1和pgk1）的启动子结合。人类UBC患者样本中显示，SRC-3 和Glut1蛋白之间的表达水平呈正相关。通过靶定HK2或LDHA的糖酵解抑制，可减慢SRC-3超表达诱导的细胞生长。

总之，SRC-3超表达可通过HIF1α促进膀胱癌细胞内的糖酵解，促进肿瘤的发生，这可能是膀胱癌治疗的一个有趣的药物靶标。（生物通：王英）

注：严俊，男，博士。1007年—2003年，中科院上海生命科学学院生物化学和细胞生物学研究所，博士；2003年—2008年，美国Baylor College of Medicine博士；2008年—2009年，美国哥伦比亚大学Associate Research Scientist；2009年至今，南京大学模式动物研究所副教授。
研究工作：
1）人类泌尿肿瘤相关基因的表观遗传改变
全基因组的测序等技术的革新，使得人们对于肿瘤的发生发展整个过程中细胞的转化有了深入的了解。我们与医院合作收集了不同病理阶段的中国人群肿瘤患者样本，进行相关的基因表达图谱等分析和生物信息学分析，寻找重要的癌变过程中表观遗传改变，并在体外泌尿肿瘤细胞株和体内小鼠模型中多角度验证基因的功能，阐明作用机理。
2）人类泌尿肿瘤的动物模型
鉴于临床研究的特殊性，我们利用模式动物研究所的优势，在上述所验证的重要人类肿瘤中改变的基因，建立相应的敲入或者敲除小鼠模型，用于研究肿瘤早期发生阶段和后期耐药以及转移阶段。
3）肿瘤的耐药机制研究
肿瘤治疗中耐药细胞的产生是化疗治疗不成功的主要因素。耐药机制的产生可能存在于肿瘤细胞自身的耐药性获得、肿瘤起始细胞的存在和肿瘤微环境与肿瘤细胞的相互影响等作用。

生物通推荐原文摘要：
Steroid Receptor Coactivator-3 Regulates Glucose Metabolism in Bladder Cancer Cells through Coactivation of Hypoxia Inducible-Factor 1α
Abstract：Cancer cell proliferation is a metabolically demanding process, requiring high glycolysis, which is known as Warburg effect, to support anabolic growth. SRC-3, a steroid receptor coactivator, is overexpressed and/or amplified in multiple cancer types, including non-steroid targeted cancers, such as urinary bladder cancer (UBC). However, whether SRC-3 regulates the metabolic reprogramming for cancer cell growth is unknown. Here, we reported that overexpression of SRC-3 accelerated UBC cell growth, accompanied by the increased expression of genes involved in glycolysis. Knockdown of SRC-3 reduced UBC cell glycolytic rate under hypoxia, decreased tumor growth in nude mice, with the reduction of PCNA and LDHA expression levels. We further revealed that SRC-3 could interact with HIF1α, which is a key transcription factor required for glycolysis, and coactivate its transcriptional activity. SRC-3 was recruited to the promoters of HIF1α-target genes, such as glut1 and pgk1. The positive correlation of expression levels between SRC-3 and Glut1 proteins was demonstrated in human UBC patient samples. Inhibition of glycolysis through targeting HK2 or LDHA decelerated SRC-3 overexpression-induced cell growth. In summary, overexpression of SRC-3 promoted glycolysis in bladder cancer cells through HIF1α to facilitate tumorigenesis, which may be an intriguing drug target for bladder cancer therapy.