多聚唾液酸酶STX和PST在上皮间质转化中的表达和调控

Polysialic acid, catalyzed by two polysialyltransferases, ST8Sia II (STX) and ST8Sia IV (PST), was found mainly to attach to the neural cell adhesion molecule（NCAM）. Polysialylation of NCAM promotes migration of neuronal precursor cells, axonal outgrowth, and synaptic plasticity. During the epithelial-mesenchymal transition (EMT), the progression from epithelial tumours to invasive and metastatic cancers, expression of NCAM was up-regulated, correlated with tumour invasion. However, the status of polysialylation of NCAM was unclear. Interestingly, expression of STX and PST at mRNA level in EMT-undergoing NMuMG cells showed significant difference, which were 8.61 and -19.8 of fold change respectively，compared to that in control cells. To clarify the functional role of polysialic acid and polysialyltransferases in EMT, expression of polysialic acid on NCAM, impact of different polysialylation of NCAM on EMT, mechanism of expression and modulation of PST and STX in EMT will be explored in this study. The results will provide fundational means for understanding the role of polysialic acid and polysialyltransferase in tumor metastasis.

多聚唾液酸由ST8Sia II（STX）和ST8Sia IV（PST）两个唾液酸转移酶催化合成，通过N-连接糖苷键附着在神经细胞黏附分子（NCAM）上。NCAM的唾液酸化直接影响神经细胞迁移、轴突生长和突触的可塑性等。通过基因芯片技术分析小鼠乳腺上皮细胞NMuMG发生EMT时STX和PST的表达，与未处理组细胞相比，二者在mRNA水平上的倍性变化分别为8.61和-19.8，表达迥异。本研究拟分析EMT过程中NCAM唾液酸化的表达和变化，以及NCAM唾液酸化程度的不同对EMT的影响，并阐明STX和PST两种唾液酸转移酶表达和调控的分子机制。该课题将为理解多聚唾液酸及多聚唾液酸转移酶在肿瘤转移过程中的作用提供理论依据。

唾液酸可通过α-2,8键连接成多聚唾液酸，由ST8Sia II（STX）和ST8Sia IV（PST）两种多聚唾液酸转移酶催化将唾液酸添加在神经粘附分子（Neural cell adhesion molecule，NCAM）上的N-糖链末端，形成PSA-NCAM。表达在细胞膜上的糖蛋白神经细胞粘附分子NCAM在癌症细胞中很容易发生多聚唾液酸化。然而，多聚唾液酸对NCAM的功能影响仍不明确。. 在本项目中，我们发现乳腺恶性肿瘤细胞中的NCAM和PSA的表达显著高于正常细胞，在正常细胞发生上皮-间质转化时，NCAM和PSA的表达也会显著上升。将鼠源的NCAM140、STX和PST基因转染入小鼠乳腺上皮细胞NMuMG和人乳腺肿瘤细胞MCF7中，分别构建过表达NCAM和PSA-NCAM的细胞株，发现过表达NCAM-140可以提高细胞的增殖、迁移以及运动能力，而由STX，非PST催化生成的PSA-NCAM可以提高细胞的迁移，但对细胞增殖和细胞运动性没有影响。由STX和PST分别催化形成的PSA还影响了NCAM对不同细胞外基质组分的粘附能力。而在NMuMG细胞发生上皮-间质转化的过程中，STX和PST分别表现出上调和下调的趋势，本项目进一步证明了转录因子PAX3可以同时正调控STX和负调控PST表达的分子机制。. 综上所述，本项目发现乳腺癌中NCAM表达升高，多聚唾液酸化修饰增强，NCAM-140的过表达可以诱发EMT的发生，而PSA对NCAM的修饰作用提高NCAM介导的细胞增殖和迁移，降低NCAM介导的细胞粘附，并可能通过诱导与NCAM不同的下游信号通路促进乳腺细胞转移潜能。