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致癌蛋白Girdin再添“罪证”,南京医科大学王芸组修饰组学揭示胰腺癌发生新机制

科界 06月03日

来源:精准医学与蛋白组学

胰腺癌( pancreatic cancer )是一种预后极差的消化道恶性肿瘤,晚期患者的中位生存期不到6个月,被称为“癌中之王”。Girdin蛋白是2005年被报道发现的一种肌动蛋白结合蛋白,越来越多的研究表明其在血管重塑、细胞骨架重塑、细胞迁移和肿瘤转移中起重要作用。Girdin被发现在乳腺癌、小细胞肺癌、结直肠癌等多种恶性肿瘤组织中高表达,并与术后复发和肿瘤转移相关,下调Girdin表达能显著抑制肿瘤细胞的增殖和迁移。然而,Girdin在胰腺癌发生发展中的具体作用尚不清楚。

2020年5月5日,南京医科大学第二附属医院王芸研究团队在国际专业学术期刊Aging(IF=5.5)上发表论文,通过乙酰化组学和磷酸化组学的联合应用,系统性地研究了胰腺癌组织和细胞中Girdin蛋白的调控机制。结果表明Girdin通过调控下游蛋白Cortactin来促进胰腺癌细胞的增殖、迁移、侵袭。该研究为了解Girdin的生物学功能提供了新的见解,并为临床评估提供了新的治疗靶点和候选生物标志物。景杰生物为该研究的修饰组学定量提供技术支持。

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1、Girdin高表达影响细胞增殖、迁移和侵袭

研究人员通过对胰腺癌患者临床资料进行收集和分析,发现胰腺癌患者癌组织中Girdin蛋白表达高于癌旁组织,且高表达与肿瘤大小和TNM分期有关(图1A)。体内外的一系列功能实验进一步发现Girdin的下调抑制了肿瘤细胞的增殖(图1B)、迁移(图1C)和侵袭(图1D),进而促进了肿瘤细胞的凋亡。反之,过表达的Girdin促进了体内肿瘤的生长(图1E和1F)。结果表明Girdin蛋白可作为一种候选生物标志物预测胰腺癌的发生,Girdin抑制剂有可能成为胰腺癌治疗的候选药物。

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1、Girdin蛋白影响胰腺癌的发展过程

2、乙酰化组+磷酸化组,揭示Girdin蛋白的调控作用

为了进一步研究Girdin蛋白的调控作用机制,作者使用基于SILAC标记的乙酰化修饰组学和磷酸化修饰组学技术(质谱策略),对Girdin敲低的细胞系(shGirdin)和对照细胞系(shCtrl)(样本策略)进行系统定量分析。乙酰化组学鉴定到2,927个赖氨酸乙酰化位点(对应1196个蛋白质),其中有定量信息的为2873个(对应1183个蛋白),富集分析显示与恶性肿瘤细胞表型密切相关的通路被高度富集。而磷酸化组学鉴定到5,468个磷酸化位点(对应2317个蛋白质),其中有定量信息的为5338个(对应2,263个蛋白质),与肿瘤细胞的生长和侵袭密切相关的通路被高度富集。

作者进一步通过两个组学的联合分析发现,RNA剪接体和核糖体参与了Girdin调控的生物学过程,其中一些关键蛋白(如HNRNPA1、DXH9和HNRNPA3)的乙酰化和/或磷酸化,受Girdin蛋白所调节(图2)

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图2、剪接体(A)和核糖体(B)的蛋白质互作网络

3、Girdin通过调控蛋白Cortactin促进胰腺癌的发生

Cortactin一种定位于细胞皮层的肌动蛋白结合蛋白,有研究表明,Cortactin蛋白在结直肠癌、胃癌、肺癌和胰腺癌的细胞迁移和侵袭中发挥作用。本研究中发现Cortactin蛋白存在11个磷酸化位点和7个乙酰化位点的下调(图3A和3B),并且蛋白表达量与Girdin蛋白的表达量成正相关。进一步的回补实验结果显示,过表达Cortactin能够显著地恢复由于敲低Girdin所导致的胰腺癌细胞状态(包括增殖、迁移、侵袭和凋亡等)(图3C和3D)。结果表明Cortactin蛋白是Girdin的一个重要调控靶点,Girdin通过调节Cortactin的乙酰化和磷酸化来促进胰腺癌的发展。

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图3、Girdin通过调控下游蛋白Cortactin来促进胰腺癌的发生

综上所述,近来研究表明Girdin蛋白表达异常与人类多种肿瘤的发生发展有关。研究人员首先通过对胰腺癌患者临床资料进行收集和分析和功能试验,证实了Girdin对胰腺癌生长的促进作用。并进一步联合应用乙酰化修饰组学和磷酸化修饰组学,系统性地研究了胰腺癌组织和细胞中Girdin蛋白的调控机制。研究发现了Girdin在胰腺癌发生发展中的重要作用,并鉴定到其关键调控靶点Cortactin蛋白,为揭示胰腺癌的发生发展机制提供了新的见解,同时也为临床评估提供了新的潜在生物标志物和药物靶点。

参考文献Yang L, et al., 2020, Quantitative acetylome and phosphorylome analysis reveals Girdin affects pancreatic cancer progression through regulating Cortactin. Aging.

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胰腺癌 组蛋白 蛋白质磷酸化

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