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侯鑫:行走在探寻抗癌靶点的路上

来源:  发布时间:2014-05-06

本刊记者  张春壮    

 

        侯鑫,内蒙古大学生命科学学院副教授,硕士研究生导师。1976年生,山东郓城人,1996年毕业于山东大学生命科学院,获理学学士学位;同年9月免试进入中国科学院植物研究所攻读硕士学位,研究方向为植物分子系统学,1999年7月毕业,获理学硕士学位。1999年7月至今在内蒙古大学生命科学学院工作,从事细胞生长、增殖及代谢调控相关细胞信号因子的功能方面的科研工作。2005年赴美国伊利诺伊大学香槟分校(University of Illinois at Urbana-Champaign, UIUC)访问学习,同年回国。2002年至2006年在内蒙古大学生命科学学院在职攻读博士学位,研究方向为分子遗传学,2007年1月获理学博士学位。2010年2月至2011年12月在伊利诺伊大学医学院从事博士后研究。主持或参与国家自然科学基金项目、内蒙古自然科学基金重点项目等20余项,发表论文及论著25篇,其中SCI论文5篇。    

        年轻的内蒙古大学生命科学学院副教授侯鑫博士在分子细胞生物学领域的科研道路上踽踽独行,已有十年之久,然而他却说,在自主创新寻找抑癌新靶点、研制癌症治疗新药这一理想征程上,他才刚刚开始。近年来,侯鑫博士在NUAK1在LKB1相关信号通路中的功能研究中获得突破进展,相关文章在国际上首次报道,目前正进一步探索信号因子在细胞生长与增值调控中的新角色与新功能。我们看到,尽管任重而道远,但行走在探寻抗癌靶点的路上,侯鑫博士始终一步一个脚印,始终保持铿锵前行。


理想渐渐清晰

 

        今年37岁的侯鑫博士虽是一名年轻学者,但在科研中可谓一波三折。他23岁就登上了大学讲坛,2002年之前一直从事植物分子系统学相关的学习和研究,依托于“中国锦鸡儿属植物分子系统学研究”、“典型草原建群种克氏针茅变动居群的分子生态学研究”、“阿拉善特有珍稀古老植物长叶红沙抗盐胁迫的适应机制研究”、“蒙古高原特有濒危植物革苞菊的生殖生态学和保护遗传学研究”等国家自然科学基金及内蒙古自然科学基金项目,侯鑫博士针对内蒙古草原和植被的退化,在植物资源保护方面进行了研究,为地方政府制定植物资源保护方案提供了一些实质性建议。
然而在2002年,父亲患了肺癌,侯鑫看到众多癌症患者同父亲一样在癌症病痛中挣扎,他决定转换自己的科研方向,用自己的知识和智慧为癌症治疗做出贡献。也就是从此开始,侯鑫博士开始转向癌症机理研究及药物开发。2002年至2006年,他在内蒙古大学生命科学学院在职攻读博士学位,研究方向为分子遗传学;2010年2月至2011年12月在伊利诺伊大学医学院从事博士后研究,主攻抑癌因子LKB1/NUAK1在细胞信号转导中的新角色和新功能及与其他信号因子的相互作用。


从激酶NUAK1开始

 

       NUAK1(novel (Nua) kinase family,NUAK)是目前已知的LKB1的13种下游激酶之一。LKB1是近年来发现的重要的多功能抑癌蛋白,通过控制其下游的多种激酶底物的活性而调节多个信号通路,对细胞生长、增殖和代谢进行调控。围绕LKB1下游激酶NUAK1在细胞信号网络中的新角色和新功能展开研究,侯鑫博士和他的课题组选定接受LKB1通路调控的抑癌因子p53和tuberin为研究对象,探讨作为LKB1下游激酶的NUAK1是否介导了LKB1对它们的调控以及如何与这些因子相互作用。他们的研究首先发现了在野生型LKB1存在的情况下NUAK1与p53之间存在相互作用。进一步研究表明,NUAK1在细胞核中与p53直接结合并共同结合于p21启动子的p53调控元件上,从而上调p21基因的表达,进而调控细胞周期。上述成果揭示了NUAK1在细胞信号网络中的新功能和新角色,即在LKB1通路中直接磷酸化p53进而调节细胞增殖,也证实了LKB1/NUAK1具有响应能量胁迫和调节细胞代谢平衡的作用。该研究于2012年6月发表在国际知名学术期刊Oncegene上,为细胞信号转导机制研究开辟了新领域,也为肿瘤和糖尿病等人类重大疾病的治疗提供了新的靶点。


进一步挖掘mTOR通路

 

        mTOR(mammalian target of rapamycin)是高度保守的丝氨酸/苏氨酸激酶,在哺乳动物细胞中具有调控蛋白质合成和调节细胞生长的功能,mTOR通路因此也是重要的抑癌药物靶点。Tuberin是G蛋白Rheb的GAP(GTPase-activating protein),因此可使Rheb失去激活mTOR的能力,从而抑制mTOR通路。目前国际上对抑癌及代谢调节通路LKB1/NUAK1与mTOR通路的相互作用尚无任何研究报道。
        在国家自然科学基金项目的支持下,侯鑫博士领导的课题组围绕上述科学问题开展了研究工作。研究中他们发现NUAK1可能介导了LKB1对tuberin磷酸化的调节,进而下调mTOR通路,抑制蛋白质合成与细胞生长增殖。该成果为研究蛋白质合成和细胞生长的调控机制开辟了新的方向,为深入探讨LKB1/NUAK1在细胞信号网络中的新角色和新功能奠定了基础。


聚焦信号通路的“交谈”发现新靶点

 

       LKB1与PTEN均为关键抑癌因子和细胞信号因子,尽管有研究表明LKB1可能调控PTEN,但对LKB1通路如何作用于PTEN及如何调控其下游信号通路仍没有报道。目前,依托于国际自然科学基金项目,侯鑫博士课题组围绕NUAK1在LKB1通路中的新功能展开研究,他们使用多种分子细胞生物学技术和LC-MS/MS、蛋白晶体结构解析等手段,从分子水平、细胞水平和个体水平探讨在LKB1的调控下NUAK1与PTEN是否存在直接相互作用并调节其磷酸酶活性和细胞定位;对PTEN所调节的FAK蛋白(粘着斑激酶)及Akt通路中的关键因子的功能有何影响及细胞生物学意义,从而揭示LKB1/NUAK1调控PTEN的功能和细胞增殖与迁移的分子机制。
        由于LKB1和PTEN均为关键抑癌因子,都可以调控mTOR通路,LKB1和PTEN的胚系突变可导致临床表征交叉的疾病,阐明LKB1通路与PTEN的关系不仅将为细胞信号转导的基础研究提供新的思路和方向,而且将为癌症等重大疾病的治疗提供新的靶点。


不畏艰苦锐意进取

 

       成果的背后是十几年的努力付出,尤其身处边疆地区,侯鑫博士及其团队经常遭遇科研平台的瓶颈,团队在成立之初可谓历尽艰苦。然而,面对不尽如人意的现状,这群有理想的年轻人们并不气馁,与该研究领域国际同行们站在同一起跑线上,他们在硬件落后、资源有限的条件下,总是尽力利用有限资源在科研上做出重要突破。据侯鑫博士说,他们工作起来常常是没日没夜,轮换吃饭和休息,更没有时间从事业余爱好。
同时,侯鑫博士也非常注重将自己的研究成果在教学中分享和体现。在生物化学、生物分子学等课程中,他摒弃了照本宣科的教学方法,而是把国际研究前沿成果和自己的研究内容果融入到教学内容中,如此一来,不仅激发了学生的学习和科研热情,还吸引更多的年轻学者加入到团队中做研究。
        对于目前我国科技领域所提倡的自主创新,侯鑫博士谈到:如今中国很多基础研究正在赶超国际前沿,创新力是一个重要的推动,我国的学生基础知识更扎实,在一定程度上比国外更具优势。而在自己的科研工作中,侯鑫博士清楚地认识到,中国当下具有自主知识产权的抗肿瘤药物寥寥无几,必须有自己的创新。他们也正是在寻找新的靶点,期望在5到10年内在所研究的肿瘤分子机理中有更大突破;更长远一些,则希望在有生之年将团队的基础研究成果投入到抗癌药物研制及应用中。

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