肿瘤细胞为了维持不断增殖的需要,产生了许多“月光”蛋白（Moonlighting proteins）。这类蛋白除了发挥原有功能外,还衍生出新的功能,以应对肿瘤细胞对于微环境的适应。其中,同一蛋白的不同亚细胞定位往往赋予其新的功能,这越来越受到人们的重视。葡萄球菌核酸酶结构域蛋白1（Staphylococcal nuclease domain-containing protein 1,SND1）是一种进化上保守的多功能蛋白,主要存在于细胞核和细胞质。从转录调控到RNA沉默,SND1可以通过多种途径参与基因表达的调控。越来越多的研究表明,SND1参与诸多癌症相关的过程,是多种肿瘤的生物标志物。SND1作为多功能蛋白,主要在细胞核和细胞质中发挥生物学功能,然而它是否定位于线粒体以及是否通过调控线粒体的功能进而影响肝癌（Hepatocellular cancer,HCC）的发生发展,目前还不清楚。本课题组多年来集中于肿瘤代谢以及线粒体功能的研究,基于实验室前期质谱数据分析,我们发现SND1可能是一种潜在的线粒体蛋白。因此,通过本项目,我们首先证实了SND1能大量定位于肝癌细胞系的线粒体中;接着通过免疫沉淀-质谱分析（Immunoprecipitation-Mass Spectrometry,IP-MS）,我们发现SND1与磷酸甘油酸变位酶5（Phosphoglycerate mutase 5,PGAM5）在线粒体中发生相互作用;然后我们证明PGAM5和Mito-SND1是SND1在FCCP和缺失葡萄糖条件下介导线粒体自噬所必需的,同时也是SND1在体外和体内介导肿瘤细胞增殖和肿瘤生长所必需的;最后我们验证SND1和PGAM5的异常表达与肝癌患者的不良预后呈正相关。具体而言,我们的研究结果如下:（1）SND1定位于线粒体中:第一,通过蛋白质谱数据库分析,我们发现SND1有可能定位于线粒体中,是一种潜在的线粒体蛋白,并且Mito Prot II和Mito Carta3.0预测也提示,SND1有可能定位于线粒体中;第二,通过亚细胞组分分离以及免疫荧光染色,我们证明SND1主要定位于肝癌细胞的线粒体中;第三,通过蛋白酶K保护实验,我们发现SND1主要定位于线粒体外膜上,少部分定位于线粒体内膜上;第四,我们证实了线粒体外膜转位酶70（Translocase Of Outer Mitochondrial Membrane 70,TOM70）帮助SND1进入线粒体,并鉴定出了SND1自身的线粒体靶向序列（Mitochondrial targeting sequence,MTS）是位于N端的前63个氨基酸。（2）SND1与线粒体蛋白PGAM5在线粒体中发生相互作用:第一,通过TotalIP-MS和Mito-IP-MS筛选出与SND1结合的线粒体蛋白PGAM5;第二,通过免疫共沉淀等实验方法证实SND1能与PGAM5在线粒体中结合;第三,我们发现,SND1和PGAM5的结合依赖于两者的C端结构域。（3）SND1通过PGAM5促进线粒体自噬:我们发现在FCCP和缺失葡萄糖条件下,定位于线粒体的SND1通过PGAM5促进线粒体自噬。机制上,我们发现在FCCP和缺失葡萄糖条件下,SND1进入线粒体增多并且与PGAM5结合进一步增强,从而增强PGAM5与DRP1的结合,进而促进线粒体自噬。（4）SND1与PGAM5促进肿瘤的发生发展:通过肝癌病人临床样品以及TCGA数据库分析,我们发现SND1与PGAM5在肝癌组织中高表达,并与临床不良预后密切相关;更重要的是,我们发现在肝癌病人肿瘤组织的线粒体中SND1高表达。这些结果为靶向线粒体中的SND1而治疗肿瘤提供了重要的理论基础和临床证据。研究意义:通过本项目的研究,我们首次发现SND1作为一个新型的线粒体蛋白,通过PGAM5促进线粒体自噬,进而促进肝癌的发生发展。SND1作为传统意义的核蛋白,对它的研究主要集中于其在细胞核和细胞质内的功能,本项目的研究则首次揭示了SND1在线粒体中的定位及功能。我们的研究揭示了SND1通过结合线粒体蛋白PGAM5调控线粒体功能,继而影响肝癌发生发展,拓展了SND1新功能,对于全面深入了解SND1蛋白的生物学效应及其机制具有重要的意义,也为肝癌的治疗提供新的思路和科学依据。