天津醫(yī)科大學牛瑞芳/張飛揭示乳腺癌增殖機制
10月17日,天津醫(yī)科大學研究學者在期刊《Cell Death & Disease》上發(fā)表題為“RACK1 facilitates breast cancer progression by competitively inhibiting the binding of β-catenin to PSMD2 and enhancing the stability of β-catenin”的研究論文,研究結果表明,RACK1通過增強β-連環(huán)蛋白的穩(wěn)定性促進了乳腺癌的進展。我們鑒定了PSMD2作為RACK1和β-連環(huán)蛋白的新結合伴侶,雖然RACK1本身并不與β-連環(huán)蛋白直接結合,但它抑制了PSMD2與β-連環(huán)蛋白的相互作用及隨后的蛋白酶體降解過程。因此,我們揭示了PSMD2、RACK1和β-連環(huán)蛋白之間的一種新的相互作用模式,可能參與調控WNT通路的激活,因此,針對該通路可能是治療乳腺癌的有效方式之一。
研究背景
激活型C激酶1受體(RACK1)是一個關鍵的支架蛋白,具有多功能和多方面的特性。通過介導蛋白質間相互作用,RACK1整合了參與調節(jié)各種生理和病理過程的多個細胞內信號。根據其結合蛋白的差異,RACK1在不同的組織和細胞中表現出多樣化的功能。RACK1的異常表達或其信號通路的改變與多種疾病相關,但其中涉及的機制尚待闡明。
RACK1的失調已被認為與多種癌癥的發(fā)生和進展有關。在大多數情況下,據報道,RACK1在多種癌癥中促進增殖、放療和化療抗性、侵襲和轉移,例如肺癌、肝癌、乳腺癌、食管癌、黑色素瘤、膠質瘤、骨髓瘤和神經母細胞瘤。一致地,RACK1表達水平較高的癌癥患者與不良預后相關。因此,RACK1在這些類型的癌癥中充當腫瘤促進因子。然而,RACK1抑制胃癌細胞的增殖和轉移,可能也具有腫瘤抑制作用。
RACK1通過影響乳腺癌細胞中β-連環(huán)蛋白的表達來促進增殖
為了確定RACK1如何調控乳腺癌細胞的增殖能力,我們利用抗Flag抗體進行共免疫沉淀(IP)實驗,在之前獲得的RACK1-flag表達的MDA-231細胞中進行,并通過質譜分析分析IP產物。共鑒定了110個與RACK1特異性相互作用的蛋白質。KEGG富集分析顯示,蛋白酶體通路在RACK1相互作用組中顯著富集。
此外,根據TCPA中的乳腺癌數據,RACK1共表達基因集也在蛋白酶體通路中富集。這些結果表明,RACK1的功能可能與蛋白酶體密切相關。眾所周知,WNT信號傳導的經典增殖相關分子β-連環(huán)蛋白的穩(wěn)定性是由蛋白酶體通路調節(jié)的。為了探究RACK1是否對β-連環(huán)蛋白具有功能調節(jié)作用,我們檢測了RACK1沉默細胞中β-連環(huán)蛋白的蛋白水平。RACK1的沉默顯著降低了五種乳腺癌細胞系中β-連環(huán)蛋白的蛋白水平。
此外,在RACK1沉默細胞中恢復RACK1也使MDA-231細胞中的β-連環(huán)蛋白表達得以恢復。此外,在異種移植組織標本中,與對照組相比,RACK1沉默組中β-連環(huán)蛋白的表達水平也顯著降低,且核定位的β-連環(huán)蛋白在RACK1沉默組中也較低。同時,通過TOPflash實驗測量,與對照細胞相比,RACK1沉默細胞中β-連環(huán)蛋白依賴的TCF/LEF轉錄活性顯著降低。同樣,與對照細胞相比,RACK1沉默細胞中WNT3A誘導的TCF報告基因活性也顯著降低。相反,RACK1上調增加了β-連環(huán)蛋白依賴的TCF/LEF轉錄活性和WNT3A誘導的TCF報告基因活性。
這些數據表明,RACK1調節(jié)乳腺癌細胞中β-連環(huán)蛋白的表達和經典WNT通路的激活。為了確定RACK1對增殖的影響是否通過β-連環(huán)蛋白介導,我們沉默了β-連環(huán)蛋白的表達,并發(fā)現β-連環(huán)蛋白沉默并不影響RACK1蛋白水平。然而,與對照細胞相比,β-連環(huán)蛋白沉默細胞的增殖能力顯著降低。因此,這些結果表明RACK1作用于β-連環(huán)蛋白的上游。隨后,我們檢查了細胞周期及相關蛋白的變化,發(fā)現β-連環(huán)蛋白沉默細胞顯示出G2/M期比例明顯增加以及細胞素B1表達減少的特點,與RACK1沉默細胞類似。綜上所述,這些結果表明RACK1通過影響β-連環(huán)蛋白的蛋白水平和促進細胞周期進展來促進乳腺癌細胞的增殖。
研究結果
綜上所述,我們的研究結果表明,RACK1通過增強β-連環(huán)蛋白的穩(wěn)定性促進了乳腺癌的進展。我們鑒定了PSMD2作為RACK1和β-連環(huán)蛋白的新結合伴侶,雖然RACK1本身并不與β-連環(huán)蛋白直接結合,但它抑制了PSMD2與β-連環(huán)蛋白的相互作用及隨后的蛋白酶體降解過程。因此,我們揭示了PSMD2、RACK1和β-連環(huán)蛋白之間的一種新的相互作用模式,可能參與調控WNT通路的激活,因此,針對該通路可能是治療乳腺癌的有效方式之一。
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