线粒体蛋白COX5B抑制乳腺癌转移的作用与机制研究

Mitochondrial dysfunction can change tumor microenvironment and promote tumor growth and metastasis. Mitochondrial respiratory chain is required for tumor initiation, growth, apoptosis and metastasis，but few of them focus on the function of complex Ⅳ for tumor growth and metastasis. Our pre-experiments demonstrated that cox5B，one subunit of compex Ⅳ，showed lower expression in highly metastatic breast cancer cells than primary cancer cells by Proteomics. Besides, inhibition of COX5B significantly promoted breast cancer migration and invasion, suggesting that COX5B can suppress breast cancer metastasis. In this study, we will further clarify the role of COX5B in breast cancer metastasis by adopting gene microarray, protein microarray and other methods to reveal the underline mechanism. Furthermore, we will confirm how COX5B clinically relates to breast cancer metastasis, survival rate and prognosis. This research is helpful to explore the relevance between mitochondria and breast cancer metastasis and cast light on a potential new target molecule which may be a potent diagnostic marker for breast cancer.

近年来越来越多的证据显示线粒体与肿瘤的生长和转移密切相关。本课题预实验通过蛋白质组学的方法已经发现线粒体蛋白COX5B在高转移性的乳腺癌细胞中表达显著下降，在低转移性的乳腺癌细胞中将COX5B抑制后能显著促进乳腺癌的迁移和侵袭能力，提示COX5B可以抑制乳腺癌转移。本课题拟在前期工作基础上，采用细胞、动物及临床标本等实验进一步明确COX5B在乳腺肿瘤转移中的作用，采用基因芯片、蛋白质芯片等技术揭示COX5B抑制乳腺癌转移的具体信号通路及其调控机制；确定COX5B在乳腺癌诊治中的临床意义，探索其与乳腺癌类型、淋巴结转移、病人生存率等指标之间的临床规律。本课题将侧重研究COX5B抑制乳腺癌转移的作用与机制，有助于全面揭示COX5B抑制乳腺癌转移的分子机制，有助于发现乳腺癌转移过程中新的分子靶点，对于指导临床治疗乳腺癌具有实际的应用价值。

目前，乳腺癌已成为严重影响全球女性身心健康的疾病，而且发生率和死亡率近几十年居高不下。尽管原发性乳腺癌的治疗手段如手术、放疗和化疗都取得了很大进展，但仍有很多患者发生远处转移。加强乳腺癌发生发展机制的研究显得极为重要，有望为乳腺癌的治疗提供更多的靶点。研究显示线粒体与肿瘤的发生发展关系密切，但是定位线粒体的蛋白高达上千种，其中很多蛋白的功能未知。因此，建立有效筛选肿瘤相关性线粒体蛋白质的方法，寻找有效的治疗和诊断靶点具有潜在的临床价值。.基于此，该课题前期提取了乳腺正常细胞和癌细胞的线粒体蛋白，利用SILAC蛋白质组学方法筛选差异表达的蛋白。结果提示，细胞色素c氧化酶亚基COX5B，在癌细胞内的表达显著高于正常细胞。利用新鲜组织标本和细胞系也证实COX5B在癌中相对高表达。在线数据库Kaplan-Meier plotter分析提示，COX5B表达低的患者预后较COX5B表达高的患者预后好。这些结果提示，COX5B可能在乳腺癌发生发展中发挥重要作用，因此，我们随后进行相关功能和机制研究。.首先，在乳腺癌细胞中干扰COX5B能够抑制乳腺癌细胞的增殖和迁移能力、诱导细胞凋亡并抑制裸鼠移植瘤的生长。下调COX5B能导致线粒体代谢功能紊乱，包括ATP含量下降、葡糖糖的摄取增加、乳酸的分泌减少、ROS产生增加和线粒体膜电势降低（即增加膜通透性）。.接着，机制研究发现COX5B可能通过两条信号通路来促进细胞的凋亡：死亡受体途径和线粒体途径。死亡受体途径中，下调COX5B导致ROS含量增加，随后上调p-JNK1/2，激活c-Jun的表达，进而上调死亡受体DR5促进细胞凋亡。分别利用NAC（ROS抑制剂）和SP600125（JNK抑制剂）处理发生凋亡的细胞能显著抑制p-JNK1/2和c-Jun的表达。线粒体途径中，干扰COX5B能够促进BAX在线粒体内的富集，增加细胞色素c的释放，抗凋亡蛋白Bcl-2、Bcl-XL表达量也相应减少。.最后，我们在临床标本中也发现COX5B表达状态与肿块大小相关，而且COX5B低表达患者的无病生存时间更长，COX5B高表达可作为影响乳腺癌不良预后独立因子。.综上所述：干扰COX5B能通过线粒体途径和死亡受体途径来促进细胞凋亡进而抑制乳腺癌细胞增殖和转移，COX5B高表达预后不良，提示COX5B可能是一个新的乳腺癌抑癌基因。