肺癌是最常见恶性肿瘤，根治性手术后的I期非小细胞肺癌(NSCLC)患者仍有40％术后5年出现复发或转移。说明有一些NSCLC的早期基因突变类型决定其复发和转移性特征。Stat3持续激活与肺癌发生发展密切相关，阻断JAK-STAT3信号转导通路可以抑制肺肿瘤细胞生长。通过肺癌组织Stat3基因分析，我们发现Stat3由于内含子突变导致的另类剪切,从而表达52KD小分子STAT3蛋白异构体。我们提出科学假说：Stat3基因在肺癌细胞的获功能性突变或异体表达是导致肿瘤异质性的关键因素，并导致肿瘤原位复发和转移。围绕这一假说，我们将鉴定Stat3异构体表达的基因调控功能和对肿瘤细胞生长转移影响；并将其与病理资料、预后等进行分析，阐明STAT3异构体表达与I期肺癌患者预后关联性。本课题实施将加深对肺癌发生发展和复发机理的理解。

Lung cancer is one of the most common malignancies worldwide. Tumor recurrence or metastasis in 40% of stage I non-small cell lung cancer (NSCLC) patients who received radical surgery happened after 2 years. This shows early gene mutation type in NSCLC determines its recurrence and metastatic characteristics after surgery. Abnormal expression of Stat3 is closely related with the occurrence and development of lung cancer. Blocking JAK1-Stat3 signaling pathway can inhibit the growth of lung cancer. Through the Stat3 gene analysis of lung tissue, we found the intron mutations of stat3 lead to alternative shear, then produce a small molecule of 52KD Stat3 protein isoform. We hypothesized that the expression of the Stat3 gene mutation and isomer expression is a key factor that lead to tumor recurrence and metastasis. Around this hypothesis, we will identify stat3 isoform function on gene regulation and tumor cell growth and metastasis. Then we will analyze stat3 isoform and the patient's clinical data to clarify the prognostic relevance of Stat3 isoforms with NSCLC patients.

前期根据基因组测序结果我们推测在肺肿瘤组织中存在STAT3的断裂体，这个断裂体可能参与肺癌的发生发展。本年度我们在相应的肺癌细胞系及肿瘤组织中进一步验证了这个断裂体的存在，我们首先选取了非小细胞肺癌的癌组织和癌旁组织进行验证，结果表明断裂体在部分肺肿瘤患者中发生并且均在癌组织中发现，在癌旁组织中没有检测到。根据断裂体分子量的大小，我们推测在STAT3蛋白300-355位的氨基酸范围内有一个精确的断裂位点，进一步的实验发现STAT3-(1-355)在细胞内不需要外源细胞因子的刺激就可以独立入核，并且在细胞核内成不均匀分布，说明STAT3-N端的断裂体可能直接进入细胞核调控基因转录。我们根据CHIP克隆实验和CHIP芯片实验发现，有一组新的序列能够和STAT3结合，我们命名为AGG序列，另外EMSA实验和DNA 共沉淀实验显示，STAT3可以和AGG序列结合，构建一系列的突变体表明STAT3结合在第二个AGG序列的位置，双荧光素酶报告基因实验显示STAT3可以调控AGG序列，进一步我们发现STAT3-N端的断裂体可以被CBP显著乙酰化修饰，进一步实验表明CBP调控的STAT3-N端断裂体的乙酰化修饰有独立调控AGG序列的能力。通过AGG核酸的共沉淀实验表明，STAT3-N端的断裂体可以被AGG序列拉下来。敲除掉170-180位的氨基酸会破坏STAT3对AGG序列的调控。综上，前期我们通过一系列的实验发现肺肿瘤样本中表达STAT3-N端断裂体，进一步实验表明这个断裂体有独立并且持续调控基因转录的功能。表达STAT3-N端断裂体的细胞是否参与了细胞的恶性转化及迁移等过程，还需要进行进一步的验证。