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近年来,恶性肿瘤发病率日益增加,严重威胁着人类健康,其中肺癌是全球发病率和致死率最高的肿瘤。虽然目前对肺癌的诊断和治疗取得了一定进展,但仍存在缺少特异性诊断标记和治疗靶点等问题,故开发和鉴定有效的生物标记物和治疗靶点仍是临床诊治肺癌,甚至其他恶性实体肿瘤亟待解决的难题。 PPA1系无机焦磷酸酶(Inorganic Pyrophosphatase,PPase)家族成员之一,它在Mg2+等金属离子结合下,参与了糖类、核酸和蛋白质等合成代谢途径中所形成的焦磷酸的水解,催化焦磷酸盐变为正磷酸盐,释放能量,是能量供体和ATP替代物,在细胞生长和发育的稳定期调控细胞存活和对应激的反应。目前有关PPA1在肿瘤中的作用机制报道不多,它在肿瘤中的作用可能与肿瘤细胞在机体内快速增长,对能量的需求增加,以及对细胞的生长和发育调控有关。 在本文中,为了进一步了解PPA1在实体肿瘤中的表达情况及其调控机制,我们首先利用免疫组化法检测了PPA1在12种恶性实体肿瘤组织(共675例)及癌旁组织(共305例)中的表达,结果显示PPA1在肺癌和卵巢癌组织中呈高表达。进而用 Real-Time PCR和Western-Blot方法检测了16株肺癌、卵巢癌、肝癌和乳腺癌的肿瘤细胞株,证实PPA1在肺癌和卵巢癌中均有较高的差异性表达。通过分析PPA1与这两种肿瘤临床病理参数的相关性以及在肺癌细胞NCI-H460、A549和卵巢细胞ES2、OVCAR3中沉默PPA1的体外功能实验,我们发现在肺癌、卵巢癌中PPA1具有促增殖和抑凋亡的潜在作用,能够调控TP53和P21的表达。接下来,我们在差异性较高的肺癌细胞中进行了进一步的功能和机制的研究,分别选用了TP53野生型的NCI-H460、A549和TP53突变的H1299细胞,构建沉默PPA1、过表达野生型PPA1、过表达D117位点突变PPA1及相应对照的稳定细胞系,结果显示在不同处理组的细胞中,NCI-H460、A549过表达PPA1组的肺癌细胞凋亡减少、增殖增加,而TP53突变的NCI-H1299在沉默和过表达PPA1后细胞凋亡和增殖均无明显变化,提示TP53参与了PPA1对肺癌的增殖凋亡调控作用。同时,我们还发现 PPA1 D117A功能位点突变在NCI-H460、A549中未能完全阻断PPA1的作用,这可能与底物与酶结合的竞争性抑制有关。由于在NCI-H460细胞中沉默PPA1后P-JNK上调,所以我们选择了在NCI-H460沉默PPA1组及其对照组中加入了JNK通路的特异性抑制剂JNK420119,通过凋亡和增殖相关实验发现JNK420119可以特异性阻断PPA1沉默所诱导的细胞凋亡和增殖的变化。此外,我们还利用生物信息方法验证了PPA1在肺癌、卵巢癌中高表达,而且与TP53具有相关性这一结论。 综上所述,我们的研究结果显示PPA1在多种恶性实体肿瘤中表达上调,尤其在肺癌中的表达差异性最大。在分子水平上,PPA1通过磷酸化JNK激活TP53,从而发挥抑凋亡和促增殖的作用。本研究为揭示PPA1在肿瘤发生发展中的作用机制,及其作为新的肿瘤检测标志物和治疗靶点的潜在作用提供了新的思路和理论依据。