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目的： 近些年来，全世界很多国家和地区的肺癌发病率和死亡率呈明显的上升趋势，肺癌的发病率与死亡率在我国男性中居于所有恶性肿瘤的首位，在女性中居于第二位，其侵袭力和转移能力是引起患者死亡和肿瘤复发的主要原因。所以对肺癌的发生与发展机制进行研究为肺癌的诊断和治疗提供新的线索和作用靶点尤为重要。 铁硫簇是生命体重要的氧化还原中心，其组装和转运有着复杂的机制。其中IscU为铁硫簇(Fe-S)从头合成的支架蛋白，定位于线粒体（IscU2）和胞质（IscU1）中。其中IscU2的表达量约为IscU1的100倍，IscU2主要参与线粒体中[2 Fe-2S]和[4Fe-4S]蛋白的成熟，并且研究表明细胞质中铁硫蛋白的铁硫簇也主要来源于IscU2组装的铁硫簇。截止目前，有超过15篇文献报道由HIF-1a/Micro RNA-210/IscU信号通路导致IscU的mRNA以及蛋白的低表达能够促进肾癌、乳腺癌、头颈部副神经节瘤等肿瘤细胞的恶性转化。本论文基于TCGA&Oncom ine数据库，应用生物信息学方法分析表明IscU基因mRNA在非小细胞肺癌组织中的表达水平显著低于癌旁正常组织，并且IscU mRNA的低表达与患者的术后生存率呈正相关。 此外，研究表明敲低IscU会导致HeLa S3细胞出现胞质铁耗竭，而线粒体铁过载的现象。众所周知，过量的铁离子极易与细胞内过氧化物发生芬顿反应产生羟自由基，从而损伤细胞。铁死亡（Ferroptosis）是近年来发现的一种由铁依赖的氧化损伤引起的细胞死亡模式，与凋亡、坏死、自噬不同。因此，敲低IscU以及多种肿瘤组织中IscU的低表达似乎都有增加细胞对铁死亡诱导剂敏感的可能性，那么这将为分子靶向治疗肿瘤提供一条潜在的应用途径。值得关注的是，目前关于IscU在非小细胞肺癌肿瘤组织中的表达水平未见相关文献报道。 综上所述，本论文将从蛋白水平探究IscU在调控非小细胞肺癌生长以及侵袭中的作用及分子机制，以及是否可以通过调控IscU表达水平的方式定向诱导肿瘤细胞发生“铁死亡”，从而期望为非小细胞肺癌的早期诊断和治疗提供新的理论依据。 实验方法： 1）基于TCGA&Oncomine数据库，应用生物信息学方法分析IscU转录本在不同肿瘤组织及癌旁组织中的表达水平，并分析了IscU的转录本在肺鳞状细胞癌和肺腺癌这两种非小细胞肺癌组织及其癌旁组织中的表达水平，而且更进一步地通过Kaplan-Meier log rank方法分析IscU转录本与非小细胞肺癌患者预后的相关性； 2）应用western blot蛋白质免疫印迹技术及实时荧光定量PCR技术分析非小细胞肺癌患者肿瘤组织及癌旁组织中IscU的mRNA以及蛋白质表达水平； 3）通过CCK8，克隆形成实验，transwell细胞迁移实验及流式细胞术检测敲低IscU对非小细胞肺癌细胞系生长，迁移及凋亡（体外）的影响； 4）采用ICPMS，流式细胞术和线粒体膜电位检测试剂盒检测非小细胞肺癌细胞系中IscU蛋白质下调后细胞内铁元素、ROS (Reactive Oxygen Species)以及线粒体膜电位水平的变化； 5）采用蛋白免疫印迹技术检测非小细胞肺癌细胞系中IscU蛋白质下调后相关信号通路蛋白的变化； 6）通过药敏实验分析敲低IscU蛋白与细胞铁死亡的关联性。 实验结果： 1）生物信息学分析结果显示IscU的mRNA在非小细胞肺癌组织中表达量显著低于其癌旁正常组织，并且IscU mRNA的低表达与患者的术后生存率呈正相关； 2） qPCR分析表明非小细胞肺癌组织中IscU和IscU2的mRNA显著低于癌旁正常组织。然而蛋白免疫印迹结果显示，非小细胞肺癌组织中IscU蛋白表达量显著高于癌旁正常组织； 3）通过在非小细胞肺癌细胞系中敲低IscU发现，敲低IscU可显著抑制非小细胞肺癌细胞系在体外的生长速率及迁移能力，诱导一定程度的细胞周期阻滞，并会降低线粒体膜电位，导致细胞内铁过载以及提升细胞内ROS水平； 4）在非小细胞肺癌细胞系中敲低IscU会显著增加其对铁死亡诱导剂Erastin的敏感性。 5）敲低IscU通过抑制p38-c-Myc信号通路磷酸化水平的方式抑制非小细胞肺癌细胞系的增殖，并通过增强JNK信号通路磷酸化水平的方式促进细胞凋亡以及应激性激活mTOR信号通路以应答细胞内铁硫簇组装缺陷。 实验结论： 本论文研究发现IscU基因的mRNA在非小细胞肺癌组织中相对癌旁正常组织显著低表达，然而其蛋白水平却显著过表达，此数据表明有悖于低表达的IscU会促进乳腺癌和肾癌等肿瘤的恶性转化，IscU可能是通过过表达的方式在非小细胞肺癌的发生发展过程中起到了一定的促进作用。本论文通过在非小细胞肺癌细胞系中敲低IscU发现，敲低IscU可显著抑制非细胞肺癌在体外的生长速率、迁移以及侵袭能力，并诱导一定程度的细胞周期阻滞，此外也会显著提升细胞内总铁水平以及降低线粒体膜电位，从而导致细胞内ROS水平显著上升。尤其是敲低IscU会显著增加非小细胞肺癌细胞系对“铁死亡”诱导剂Erastin的敏感性。本研究通过探讨IscU表达水平在影响非小细胞肺癌细胞生长及转移中所发挥的作用，希望为非小细胞肺癌的早期诊断和治疗提供新的潜在靶点。