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磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)-蛋白激酶B(Akt)-雷帕霉素(mTOR)通路级联信号分子在调节细胞的生长和代谢中起关键作用,该通路的调节失衡常出现在肺癌的发生过程中。此外,细胞内相关功能蛋白的类泛素化(如Neddylation)修饰异常也与多种肿瘤的发生发展密切相关,在部分肺癌病人体内就发现了NEDD8(neural precursor cell expressed developmentally down-regulated 8)及其活化酶NAE(NEDD8-activating enzyme)的过度表达。本研究在验证新型PI3K/mTOR双抑制剂PO-1023的抗癌活性时,意外发现PO-1023与NAE抑制剂MLN4924联用取得了更出色的抗癌活性。本课题旨在进一步研究MLN4924与PO-1023联用的抗癌效果并揭示其背后的分子机制。本课题首先利用 TCGA-LUAD(lung adenocarcinoma)与 LUSC(lung squamous carcinoma)数据库分析肺癌中PI3K-Akt-mTOR级联信号分子以及NAE基因的表达情况,发现PI3K亚基的成分PIK3CA基因出现大量扩增,Akt与NAE基因出现一定概率的扩增和突变,而mTOR的改变则以突变为主。其中PIK3CA,NAE的表达增高会显著性地降低病人的生存率。在分子实验中,PO-1023与MLN4924都呈浓度依赖性抑制了 A549细胞活性,两者联用起到了更为显著的抗癌效果,细胞增殖实验与凋亡实验也证明了相同的结论。利用免疫印迹实验检,发现PO-1023对于p-S473-Akt的抑制作用非常明显,而对于p-S2448-mTOR却不如MLN4924,两者联用对p-Akt和p-mTOR的抑制效果更强。探究其MLN4924与PO-1023的协同机制发现,MLN4924可通过抑制A549细胞内泛素Ubiquitin与其底物的连接来抑制下游Deptor分子的泛素化降解,促其表达增加,进而抑制mTOR复合物的活性;此外,敲减Deptor会使p-mTOR表达增加并且增强A549细胞活力,而在MLN4924条件下敲减Deptor也通过同样的方式逆转了药效。以上结果验证了 Deptor在调节mTOR活性中扮演的角色,确认了 Deptor在MLN4924药理活性中的作用以及MLN4924与PO-1023协同增强抗癌活性的原理。本研究验证了新型PI3K/mTOR双抑制剂PO-1023的抗癌活性与分子机制,确定了 PO-1023与MLN4924联用更好的抗癌效果,并且较为深入的揭示了Deptor蛋白在这一过程中扮演的角色。本研究为如何提高以PI3K/mTOR为药物靶点的先导分子的抗癌活性提供了新思路,也为利用分子传导途径间的相互作用来调控关键肿瘤病理蛋白(如mTOR)提供了实验依据。