TMEFF2与SHP-1结合的结构机制及其在胃癌发生发展中的作用

Gene mutation and protein-protein interactions contribute to the development of gastric cancer. Recently, we found that adjacent non-tumour gastric tissues showed higher expression of transmembrane protein with EGF-like and two follistatin-like domains 2(TMEFF2) than gastric cancer tissues. Moreover, restored expression of TMEFF2 in gastric cancer cell lines dramatically suppressed cell growth, induced cell-cycle arrest and cell apoptosis. We also found TMEFF2 protein can bind to protein tyrosine phosphatase, non-receptor type 6 (PTPN6, also known as SHP-1), which play a synergistic inhibitory effect on the gastric carcinogenesis. However, the molecular mechanisms underlying TMEFF2 interacting with SHP-1 is poorly understood. We aim to clarify the binding of TMEFF2 and SHP-1 in the different stage of the development of gastric cancer, to study their exact binding domain and binding sites, and to explore the effect of their binding in the biological function of gastric cancer. These findings may help us understand the molecular mechanisms of gastric cancer pathogenesis and may provide new target to the effective therapy of gastric cancer.

胃癌的发生发展涉及基因调控失常和蛋白质-蛋白质相互作用异常。本课题组用基因表达谱芯片筛选出TMEFF2基因（由一个表皮生长因子类似结构域和两个卵泡抑素类似结构组成）。前期研究表明TMEFF2在胃癌组织中的表达显著高于癌旁组织，并可通过诱导胃癌细胞发生细胞周期阻滞、促进细胞凋亡从而抑制胃癌细胞增殖。我们亦发现TMEFF2可与在胃癌中发挥重要抑癌基因作用的络氨酸磷酸酶SHP-1直接结合，且在胃癌的发生发展中可能发挥协同抑制作用。然而目前还不清楚两者结合的确切结构机制以及其结合对胃癌生物学行为的影响。本研究拟在前期工作的基础上通过人组织标本、细胞学实验和动物体内实验进一步明确：①TMEFF2与SHP-1在胃癌发生发展不同时期的结合变化情况及其意义； ②TMEFF2与SHP-1结合的确切结构域及氨基酸位点；③TMEFF2与SHP-1的结合对胃癌生物学行为的影响。以揭示TMEFF2与SHP-1的蛋白质相互作用在胃癌发病中的意义，探讨新的干预靶点，为胃癌治疗提供理论依据。

胃癌致死率在世界范围内位居恶性肿瘤第二位，胃癌的发生与发展涉及多种基因调控失常。我们采用基因表达谱芯片研究胃癌及其配对的癌旁组织中表达差异的基因发现跨膜蛋白TMEFF2在70%胃癌组织中表达降低显著 (P < 0.001)。胃癌细胞中过表达TMEFF2后，有1442基因表达下调，有1395基因表达增高,这些基因大多涉及细胞增殖、凋亡、DNA损伤。TMEFF2可以抑制胃癌细胞增殖、使胃癌细胞发生G2/M期阻滞、促进胃癌细胞凋亡。裸鼠体内实验亦显示 TMEFF2 可显著抑制胃癌细胞生长、诱导胃癌细胞凋亡。通过液相色谱-质谱分析、蛋白质免疫共沉淀、免疫荧光及GST pull down证实TMEFF2 可与SHP-1 相互结合。SHP-1编码的蛋白是介导一系列细胞进程的络氨酸磷酸酶。我们发现作为跨膜蛋白的TMEFF2抑制细胞增殖和促进细胞凋亡的作用依赖于其与蛋白酪氨酸磷酸酶SHP-1的相互结合。我们转染TMEFF2 胞内区缺失的质粒后，TMEFF2 与SHP-1 相互结合的作用减弱，TMEFF2 抑制细胞增殖的能力也明显减弱，提示TMEFF2 可能通过其胞内区与SHP-1 结合，进而发挥抑制细胞增殖的作用。另一方面，SH P-1可通过两个SH2 结构域与TMEFF2 相互结合并且T MEFF2 抑制细胞增殖的作用依赖于上述两者的结合作用。与TMEFF2 的表达类似，SHP-1 从胃正常黏膜经萎缩伴肠化 、异型增生到肠型胃癌的过程中表达逐渐降低。TMEFF2高表达的胃癌患者预后较好(P=0.0148; HR, 0.57; 95% CI, 0.37–0.90)。SHP-1 高表达胃癌患者的生存期显著长于低表达患者。TME FF2 与SHP-1均高表达的胃癌患者较两者均低表达的胃癌患者、或只有一个指标高表达的胃癌患者生存期显著延长。两者联合应用可用来预测胃癌患者的预后。此项研究揭示了TMEFF2在胃癌中的生物学功能、临床意义及与SHP-1相互作用的机制，可能为胃癌的早期预警和胃癌的治疗提供新的靶点。