PMP22蛋白通过PI3K/AKT-βCatenin/Pygo2信号链促进乳腺癌细胞上皮-间质转化

Recurrence and metastasis are the main causes of death in breast cancer patients and yet the underlying mechanism remains to be solved. It's found that peripheral myelin protein-22 (PMP22) is highly expressed in metastatic breast cancer and may serve as prognostic factor for patient outcome, with mechanism unknown. Our preliminary data showed that over-expression of PMP22 could promote migration of breast cancer cells, potentially through phosphorylation of AKT and Pygo2. Further, Pygo2 PHD domain contains AKT recognition site and could be phosphorylated by AKT, which modification could enhance Pygo2’s interaction with Bcl9, and thus augment Wnt signaling. More interestingly, PMP22 is a down stream target of Wnt signaling pathway, indicating a positive feedback mechanism. Based on our preliminary discovery, this project aims to uncover PMP22's biological function in breast cancer tumor genesis and its potential role and mechanism in Epithelial to mesenchymal transition (EMT), by using molecular and cellular approaches as well as mouse model. Additionally, we will expand our studies of clinical samples in order to verify the function of PMP22 in breast cancer metastasis and to explore its potential as clinical marker for identifying circulating breast cancer cells. All of these will pave ways for the following translational biomedical research.

复发转移是乳腺癌病人最终死亡的主要原因。研究发现外周髓鞘蛋白-22(PMP22)在侵袭性乳腺癌细胞中高表达，并且与预后相关，但其机制尚不清楚。我们前期实验发现PMP22能够促进乳腺癌细胞转移，诱导AKT与Pygo2蛋白磷酸化修饰。我们还新发现Pygo2蛋白PHD结构域具有AKT的底物序列，能够被AKT磷酸化修饰，从而增强与Bcl9的结合能力，进而增强Wnt信号通路。值得注意的是PMP22是Wnt信号通路靶基因，提示PMP22与Wnt存在正反馈回路。本项目在前期工作基础上，拟采用分子细胞生物学方法结合实验动物模型，研究PMP22在乳腺癌发生中的生物学功能，研究PMP22促进上皮-间质转化(EMT)过程中的潜在作用与调控机制，并扩大临床样本容量，明确PMP22在乳腺癌肿瘤转移过程中的病理学意义，验证PMP22作为乳腺癌循环肿瘤细胞标志物应用于临床检测的可能性，为后续转化医学研究奠定基础。

PMP22蛋白在乳腺癌浸润转移中发挥重要作用，然而其作用机制尚未阐明，并且已发表文献中的观点并不完全一致。我们首先确定PMP22蛋白与乳腺癌的相关性。我们分析了数据库以及临床样本中PMP22蛋白的表达水平，证实PMP22在乳腺癌中高表达，并且转移灶表达水平高于原位肿瘤组织，PMP22表达水平与乳腺癌临床分期及M分期相关。不同于正常乳腺组织中PMP22的胞浆或胞核定位，乳腺癌部分细胞中PMP22蛋白出现细胞膜阳性。流式细胞术分析发现PMP22胞膜阳性细胞仅占细胞总数的1%左右，分选PMP22阳性细胞进行测序，发现其中表达大量EMT、肿瘤干细胞相关基因，提示PMP22胞膜阳性细胞可能是乳腺癌干细胞。PMP22可能是乳腺癌治疗的关键靶点。随后进行的PMP22蛋白功能研究，证实PMP22蛋白调控细胞周期、促进细胞增殖，促进乳腺癌干细胞扩增，诱导乳腺癌细胞发生形态改变，促进乳腺癌的侵袭转移。小鼠移植瘤实验也显示PMP22过表达之后肿瘤生长速度增快。我们进一步阐述PMP22的作用机制，免疫共沉淀PMP22蛋白的互作蛋白进行质谱鉴定，并验证PMP22蛋白能够结合TFRC、LMAN2等蛋白。PMP22蛋白还能够促进下游STAT3蛋白磷酸化增强STAT信号通路活性，降低上皮细胞标记E-Cadherin的表达水平，增加基质金属蛋白酶MMP2等的表达水平。本项目另一重要蛋白Pygo2在乳腺癌发生发展中同样发挥重要作用，我们发现Pygo2敲除之后，转基因小鼠肿瘤中STAT3表达水平降低，磷酸化STAT3减少，STAT信号通路活性下降，表现为乳腺癌干细胞比例降低，Pygo2敲除后PyMT转基因小鼠肿瘤发生时间延缓、肿瘤肺转移降低。提示在乳腺癌高风险患者如BRCA1突变携带者、乳腺癌术后患者中预防性使用Pygo2的抑制药物，可能能够抑制乳腺癌的发生或转移。本项目的工作为乳腺癌的诊断与治疗提供新的思路与治疗靶点，同时也为乳腺癌标志物的开发积累了相应的理论和数据基础。