Rab34介导的囊泡运输对EMT转分化及其对细胞迁移、侵袭能力的调控作用和机制

Membrane trafficking is one of the most foundmental cellular events, recent findings revealed that membrane trafficking is closely related to cancer, and the small GTPase Rab protein may play an important role in this relationship.Rab34 is a key regulator in membrane trafficking,including exocytosis and endocytosis. In our primary results, we found that Rab34 is highly expressed in high aggressive breast cancer cells, while the expression level is very low in normal cells or lower aggressive breast cancer cells; Over-expression of Rab34 can promote cell migration; In addition, abnormal activity of Rab34 affects the expression level of some EMT markers. The results suggest that Rab34 may regulate cell migration and cell invasion through modulating EMT. In this project, we will apply the technologies of molecular biology,cell biology,biochemistry and animal model to investigate the effects and regulation of Rab34-mediated membrane trafficking on the localization, transport, sorting and degradation of EMT markers, and the mechanisms for Rab34-mediated membrane trafficking in regulating cell migration, cell invasion and tumorigenesis.

囊泡运输是细胞最基本的生命活动之一，近年来发现囊泡运输与肿瘤的发生关系密切，而小分子GTP酶Rab蛋白在其中可能扮演重要角色。Rab34是一个重要的囊泡运输调控因子，参与细胞的分泌、内吞等，我们在前期的研究中发现，Rab34在高侵袭性乳腺癌细胞中显著高表达，而在正常乳腺细胞和低侵袭性乳腺癌细胞中表达极低；过表达Rab34促进细胞迁移；而且，Rab34活性异常会影响某些EMT标志物的表达水平。研究结果暗示，Rab34可能与EMT转分化相关，并由此调控细胞迁移、侵袭等过程。在本课题中，我们将利用分子生物学、细胞生物学、生物化学以及动物模型等技术手段，深入研究Rab34介导的囊泡运输对EMT标志蛋白的定位、运输、分选、降解的调控作用，以及这些调控作用对细胞迁移、肿瘤细胞侵袭、肿瘤发生及相关信号通路的影响，揭示Rab34通过调节EMT，从而调控细胞迁移、肿瘤细胞侵袭和肿瘤发生的新机制。

小G蛋白Rab34对溶酶体分布、细胞外排以及胞饮等细胞生物学活动起调控作用。本课题发现，Rab34在高侵袭性乳腺癌细胞中高表达，提示Rab34可能在乳腺癌的发生中起重要作用。利用RNAi技术敲低Rab34显著抑制乳腺癌细胞的迁移、侵袭以及粘附。Rab34k可特异性地与integrin β3(ITGB3)的胞质端结合，而且敲低Rab34促进ITGB3的降解。在EGF刺激下，Rab34可定位于细胞质膜的ruffle结构，而且Src激酶可强烈地促进Rab34转位到rufffle。进一步研究发现，Rab34的Y247酪氨酸残基被Src磷酸化。细胞水平和小鼠肺转移实验均表明，模拟磷酸化形式的Rab34突变体Rab34Y247D促进乳腺癌细胞的迁移和侵袭。更重要的是，我们发现Rab34酪氨酸磷酸化在细胞悬浮状态时受到抑制，而随着细胞重新粘附，Rab34磷酸化加强，表明Rab34酪氨酸磷酸化与细胞粘附密切相关。另外，我们的研究还表明Rab34Y247D促进ITGB3的内吞与循环，从而促进细胞粘附。本课题的研究结果明确Rab34在调控乳腺癌细胞的迁移、侵袭以及癌症转移中起重要作用，首次提出Rab34酪氨酸磷酸化通过调节integrin β3的内吞、稳定、循环，从而调控细胞迁移、侵袭和粘附的新机制。