儿茶酚胺诱导Her2分子加工的机制及在肿瘤转移中的意义

Her2, as a member of receptor of tyrosine kinase family, is a highly internalization-resistant receptor and primarily resides on the plasma membrane of epithelial cells. However, It has been known that Her2 extracellular domain (ECD) can be separated proteolytically from full-length Her2 and detected in sera of patients with breast cancer. Her2 ECD has been correlated with recurrence, metastasis and worse prognosis. In our previous studies, we found that the nuclear localization of Her2 was frequently found in the region where β2-AR was expressed highly in clinical breast cancer tissue samples.Catecholamine-induced β2-AR activation triggers shedding of Her2 ECD and subsequent nuclear translocation of Her2 ICD in the cells. Her2 ICD physically binds to the promoter of COX2 gene and drives the expression of COX2. Chronic catecholamine stimulation strongly promotes spontaneous tumor lung metastasis in nude mice. In this study, we will further evaluate the correlation between β2-AR activation, Her2 cleavage and Her2 ICD nuclear translocation, explore the precise mechanism underlying Her2 cleavage and Her2 ICD nuclear translocation, and illustrate the significance of Her2 cleavage and nuclear translocation induced by β2-AR activation in cancer invasion and metastasis. Further exploration will shed a new light on complex signaling network composed by neuron-endocrine system and human malignancy, and improve the current paradigm of personalized cancer therapy.

Her2作为受体跨膜酪氨酸激酶，通常定位于细胞膜表面而发挥功能。但有研究表明，Her2分子可被切割而释出可溶性的胞外域（ECD），循环中的ECD与乳腺癌患者转移及预后密切相关。在前期工作中，我们观察到乳腺癌组织中β2-AR过表达常伴有Her2 ICD核定位；体外研究发现，儿茶酚胺刺激β2-AR的活化可诱导Her2 ECD被切割、脱落及Her2胞内域（ICD）入核；Her2 ICD入核可与COX-2启动子结合，并增强其表达；儿茶酚胺长期刺激可使Her2高表达肿瘤细胞在裸鼠体内产生自发性肺转移。本项目拟进一步从多个水平验证β2-AR活化与Her2分子切割及Her2 ICD入核的相关性；探索β2-AR活化诱导Her2切割、入核的精确分子机制；揭示β2-AR活化诱导Her2切割在乳腺癌侵袭转移中的意义，为阐明慢性应激刺激在肿瘤发生、发展中的作用、未来乳腺癌个性化治疗方案的制定提供理论依据。

本课题主要围绕“应激相关肾上腺素能信号在Her2阳性肿瘤恶性进展中的作用和机制”开展研究工作。相关研究结果发表SCI收录论文8篇，影响因子合计44.2。慢性心理应激可导致机体内儿茶酚胺的水平持续升高，这一过程可能在肿瘤的发生发展中发挥重要作用。表达于肿瘤细胞的儿茶酚胺受体β2-AR可介导神经内分泌信号和癌基因（如，Her2）信号的串话，从而在肿瘤恶性演进过程中扮演重要角色。本课题的主要研究发现包括，儿茶酚胺刺激Her2阳性肿瘤细胞可显著抑制miR-199a-5p表达，上调miR-199a-5p的表基因SIRT1的水平，从而增加ADAM10活性。后者可导致Her2分子的胞外段发生切割，产生残留于细胞表面的含有跨膜区和胞内域的Her2分子。同时，肿瘤细胞中的肾上腺素能信号活化可导致γ-分泌酶活性显著增强，后者可以识别Her2分子胞内域近膜区的特异性氨基酸序列，从而对经ADAM10切割后的Her2进行胞膜内蛋白水解（RIP），产生游离的Her2胞内段。由肾上腺素能信号诱导产生的Her2胞内段可发生细胞核转位，并结合于肿瘤转移相关基因COX-2的启动子上，增强COX-2表达，从而显著增强Her2阳性肿瘤细胞的侵袭转移能力。小鼠移植瘤模型的结果证实，肾上腺素能信号活化可显著增加Her2阳性肿瘤的自发性肺转移。而且我们在乳腺癌临床标本的检测中发现，β2-AR高表达与Her2 C末端的细胞核定位密切相关。这些结果表明，肾上腺素能信号在Her2分子加工和肿瘤侵袭转移中发挥了重要作用。.G蛋白偶联受体（GPCR）与受体酪氨酸激酶（RTK）之间的“串话”是肿瘤基础研究和药物研发领域的热点问题。本课题的研究发现β2-AR可诱导Her2磷酸化、切割及入核。揭示了一个GPCR反式激活Her2的全新模式。慢性心理应激在肿瘤发生发展中的作用研究已经成为肿瘤研究领域的新兴分支学科。本课题从应激反应重要激素儿茶酚胺的主要受体与原癌蛋白Her2之间的“串话”入手，为阐明精神心理因素在肿瘤发生发展中的作用机制提供了理论依据。同时也为Her2阳性肿瘤的治疗提供了新靶点。