原癌基因LMO2影响乳腺肿瘤细胞转移机制的研究

The incidence of breast cancer is the first in all female cancer worldwide. A predominant feature of breast cancer is the prior of metastasis, which causes the bottleneck of clinical therapy and poor prognosis. Proto-oncogene lmo2 was reported mainly functioned as a transcriptional regulator in hematopoiesis, angiogenesis and onset of acute T lymphocyte leukemia. However, our previous data showed that the expression of LMO2 was related to the metastasis of breast cancer. The LMO2 protein mainly located in cytoplasma in breast cancer cells and its high expression increased cell migration, exhibiting novel function and molecular mechanism. Further more, we have identified several factors which interacted with LMO2 while had pivotal roles in regulating actin filament dynamics. Herein, we hypothesis that the novel function of LMO2 is involved in actin filament remodeling and thus accelerated breast cancer metastasis. To adress this issue, we plan to further investigate the novel function of LMO2 in all of cellular, animal and clinical levels. We will reveal the molecular mechanism of LMO2 in affecting actin filament remodeling,monitor the metastasis promoting effect of LMO2 in SCID mice model in vivo and analyse the correlation between LMO2 expression level and tumor metastasis in clinical specimen. Taken together, our work will provide novel horizon for fundamental and clinical research of breast cancer metastasis, and LMO2 may be used as a novel clinical biomarker for prognosis estimation.

乳腺癌是全世界女性发病率排名第一的恶性肿瘤，其转移是导致患者死亡的主要原因。本研究前期工作发现LMO2蛋白具有促进乳腺肿瘤细胞转移的作用，且具有细胞质定位，进一步又鉴定出数个与LMO2相互作用、同时参与细胞微丝骨架调控的重要蛋白。这些发现区别于以往对LMO2作为核转录调控因子的认识，据此本研究提出LMO2功能的全新理论假说：LMO2在乳腺肿瘤细胞的胞质中通过调控微丝骨架重构而影响细胞迁移，进而促进乳腺癌转移。为此，我们计划在细胞、动物与临床标本3个水平展开研究：首先在细胞水平阐明LMO2调控微丝骨架重构的分子生物学机制；其次在动物水平进一步论证LMO2促进乳腺癌细胞转移的作用，并对以LMO2为靶点的转移预防性治疗临床应用前景进行初步评价；同时对大临床样本中患者病例资料和LMO2表达进行关联分析，建立LMO2表达水平与肿瘤转移、复发以及患者预后之间的关联，以期为患者预后评估提供新的分子指标。

原癌基因LMO2在早期研究中认为主要作为转录因子在造血与血管内皮系统中发挥重要作用，在2003年报道的两例基因治疗失败案例中，LMO2由于病毒载体的插入而异常激活，进而导致急性T淋巴细胞白血病发生，使其成为当时的“明星分子”。在本研究中，我们针对LMO2蛋白桥梁分子的特点，鉴定了一系列能够与其发生相互作用的蛋白，与此同时，通过对TCGA数据库中大样本数据的分析，我们发现在造血系统与血管内皮系统之外的组织和多种实体肿瘤中，LMO2存在广泛表达，且其表达水平的改变与多种肿瘤的发生发展相关，此外，组织学与细胞学实验还显示在大多数上皮来源的组织及肿瘤细胞中，LMO2具有明显的细胞质定位。在此基础上，我们发现在结直肠癌和乳腺癌中，LMO2可与Dishevelled家族成员DVL-1和DVL-2的PDZ结构域结合，靶向Wnt-β-catenin信号通路，通过抑制β-catenin信号通路的激活，而发挥降低肿瘤细胞生长的抑癌功能；在Basal亚型乳腺癌细胞中，LMO2可通过靶向cofilin1蛋白，抑制LIMK1对cofilin1的磷酸化修饰，增强细胞微丝骨架的不稳定性，促进细胞的迁移运动，进而促进肿瘤细胞的侵袭和转移；此外，我们还发现LMO2可参与调控细胞内的蛋白类泛素化修饰和降解过程，LMO2可与类泛素因子FAT10的特异性E1活化酶UBA6的UFD结构域结合，并因此阻碍了FAT10分子由E1活化酶UBA6向E2偶联酶USE1的转移，进而减弱了细胞内整体FAT10共价修饰蛋白的水平。