PAK5磷酸化天冬酰胺氨肽酶对乳腺癌细胞迁移及癌干细胞样表型的影响

The role and mechanisms of PAK5 in invasion and metastasis of breast cancer are still unclear. Our previous study found that PAK5 could promote epithelial to mesenchymal transition and expression of breast cancer stem cell specific marker CD44. The aspartyl aminopeptidase(DNPEP) was identified a novel PAK5-interacting protein by Protein mass spectrometry technology. It was confirmed that DNPEP inhibited migration , CD44 expression and microsphere formation of breast cancer cells, while PAK5 phosphorylated DNPEP and negatively regulated its expression..In this project, We aim to confirm the interaction of PAK5 with DNPEP and find new phosphorylation site in DNPEP and to explore the mechanism for PAK5 modulating DNPEP expression. We plan to investigate the effects of DNPEP on invasion and metastasis and cancer stem cell-like phenotype of breast cancer and elucidate the new mechanisms for DNPEP regulating CD44 expression. We want know the correlation between the PAK5-DNPEP interaction and clinical pathological phase, molecular subtype, patients survival and prognosis. This project will make us understanding of the mechanistic role of PAK5-mediated DNPEP phophorylation in metastasis and cancer stem cell-like phenotype, providing a new molecular marker and therapeutic target for breast cancer treatment.

PAK5是丝氨酸/苏氨酸激酶，在乳腺癌侵袭转移中的作用及其机制尚不清楚。本项目前期工作发现，PAK5能促进乳腺癌细胞EMT及乳腺癌干细胞标记物CD44表达。采用蛋白质谱分析技术，筛选出了PAK5新的互作蛋白-天冬酰胺氨肽酶DNPEP。已初步证实DNPEP能抑制乳腺癌细胞迁移，CD44表达及微球体形成。PAK5则磷酸化并负向调节DNPEP表达。本课题旨在进一步证实PAK5与DNPEP的相互作用并发现新的磷酸化位点；确定PAK5与DNPEP调控关系及机制；阐述DNPEP对乳腺癌细胞侵袭转移和乳腺癌干细胞样表型影响并寻找DNPEP调控CD44蛋白的机制；明确PAK5与DNPEP相互作用与临床乳腺癌病理分期，分子分型，病人生存和预后的关系。通过上述研究，使我们弄清PAK5介导的DNPEP磷酸化在乳腺癌转移及乳腺癌干细胞样表型中的作用及机制，为乳腺癌治疗提供分子靶标。

乳腺癌是发病率最高的女性常见恶性肿瘤，乳腺癌转移已成为乳腺癌患者死亡的主要原因，因此，目前乳腺癌转移的分子机制仍然是科研人员研究的重要课题。PAK5是丝氨酸/苏氨酸激酶，在乳腺癌组织中高表达，但其在乳腺癌侵袭转移中的作用及其机制尚不清楚。本课题中我们发现PAK5能磷酸化DNPEP，并通过泛素-蛋白酶体途径降低DNPEP的水平，并寻找出DNPEP下游靶蛋白USP4，DNPEP介导USP4下调。与临床乳腺癌标本的分析一致，PAK5和USP4在乳腺癌组织中高表达，且二者同时高表达与乳腺癌患者生存率低相关。此外利用人乳腺癌组织样品对DNPEP表达进行分析，DNPEP在乳腺癌组织显著低表达，且发现临床乳腺癌组织中DNPEP的低表达与CD44高表达相关。并通过细胞、分子水平深入解析了DNPEP下调CD44的机制及DNPEP对乳腺癌细胞干性的影响。通过对本课题的深入研究我们得出结论：1、PAK5与DNPEP相互作用并磷酸化其丝氨酸119位点；2、DNPEP过表达抑制乳腺癌细胞的增殖和侵袭，限制乳腺癌细胞在小鼠体内的生长和转移；3、PAK5通过泛素-蛋白酶体途径降低DNPEP的水平；4、通过蛋白芯片确定PAK5-DNPEP信号通路的下游目标蛋白USP4，DNPEP通过蛋白水解途径下调USP4蛋白水平；5、PAK5和USP4在乳腺癌组织中高表达，且二者同时高表达与乳腺癌患者生存率低相关；6、DNPEP与CD44在临床乳腺癌组织中的表达呈负相关；7、 DNPEP能通过泛素-蛋白酶途径促进CD44的降解，且依赖于DNPEP的水解酶活性；8、乳腺癌细胞中过表达DNPEP能明显抑制乳腺癌的干性。综上所述，DNPEP可能是参与乳腺癌进展的关键因子，有望成为临床乳腺癌诊断治疗及预后分析的可能靶点。