SCPs調控PML及mTOR/HIF進而抑制腎細胞癌進程之機制研究

Abstract

Promyelocytic leukemia protein（簡稱PML）是一種腫瘤抑制蛋白，許多研究指出PML具有多方面抑制腫瘤生長及特性的相關能力，並且在許多不同種類的腫瘤中有表現量降低的情形。目前認為造成PML蛋白質表現量降低是由於蛋白質降解的後轉譯機制的異常活化，然而在不同腫瘤中引發PML降解之機制，至今仍未完全明瞭。根據本實驗室之前的研究發現，PML在蛋白酶體降解作用（proteasome degradation）的過程中主要受到三種後轉譯修飾作用的調控；CDK1/2會對PML蛋白的Ser518-Pro519 motif進行磷酸化（phosphorylation），此磷酸化會促進Pin1對PML的異構化（isomerization）以及KLHL20-Cullin3泛素連接酶（E3 ligase）對PML進行的多次泛素化（polyubiquitination）。 在本篇論文中，我們發現SCPs（small C-terminal domain phosphatase）可針對PML Ser518位置進行去磷酸化（dephosphorylation），因而抑制Pin1-KLHL20媒介的PML多次泛素化，最後造成PML蛋白量的提升。此外，在臨床檢體的免疫染色分析中，我們發現特別在腎透明細胞癌（clear cell Renal Cell Carcinoma; ccRCC）中，SCP1 和SCP3的低表現量分別與PML Ser518位置的磷酸化、PML的低表現量及腫瘤高度惡性有正相關性。並且在腎透明細胞癌細胞株中表現SCPs可增加PML蛋白穩定性，進而抑制腫瘤相關特性，包括：細胞增生、移動、侵入、腫瘤生長和血管新生。另一方面，SCP1也能透過穩定PML蛋白而抑制mTOR/HIF致癌路徑的活化。基於以上的機制探討，我們進一步發現當過度表現SCP1或抑制Pin1所造成的PML蛋白量增加，能夠促進臨床藥物Temsirolimus（為一mTOR抑制劑）的抑癌效果。動物實驗證明，當同時給予Pin1抑制劑-Juglone和Temsirolimus相較單獨給予Temsirolimus時，在抑制腫瘤生長、細胞增生和血管新生方面，有明顯的加成效果（synergistic effect）。綜合以上，我們的研究發現了SCPs調控PML蛋白量的新機制，及此機制對腎透明細胞癌進程的影響，並提供了對腎透明細胞癌在合併用藥治療（combination therapy）方面的新可能性。

The promyelocytic leukemia (PML) protein elicits pleiotropic tumor suppressive functions and is aberrantly degraded in multiple types of human cancers through incompletely understood mechanisms. Here, we show that the small C-terminal domain phosphatase 1/2/3 (SCP1/2/3) dephosphorylate PML at Ser518, thereby blocking PML ubiquitination and degradation mediated by peptidylprolyl cis/trans isomerase Pin1 and KLHL20-based ubiquitin ligase. Clinically, SCP1 and SCP3 are downregulated in clear cell renal cell carcinoma (ccRCC) and these downregulations correlate with PMLSer518 phosphorylation, PML downregulation, and high-grade tumor. Restoration of SCP1-mediated PML stabilization not only inhibits multiple malignant features of ccRCC, such as proliferation, migration, invasion, tumor growth in vivo, and angiogenesis, but also suppresses the mTOR/HIF pathway. Furthermore, blockage of PML degradation in ccRCC by SCP1 overexpression or Pin1 inhibition enhances the tumor suppressive effects of mTOR inhibitor temsirolimus. Our study identifies a PML degradation pathway in ccRCC through SCP downregulation, reveals the contribution of this pathway to ccRCC progression, and suggests a rationale for combinatory therapy that targets PML degradation and mTOR for ccRCC.