LOXL2诱导的PEAR1 Ser891磷酸化抑制CD44降解并促进三阴性乳腺癌转移

LOXL2-induced PEAR1 Ser891 phosphorylation suppresses CD44 degradation and promotes triple-negative breast cancer metastasis

作者信息Yingzhi Shen, Jie Yan, Lin Li, Huiyan Sun, Lin Zhang, Guoming Li, Xinxia Wang, Ruoyan Liu, Xuefeng Wu, Baosan Han, Xueqing Sun, Junling Liu, Xuemei Fan
PMID39145451
发布时间2024-08-15
DOI10.1172/JCI177357

实验完整度

高

包含体外细胞功能实验、体内小鼠转移模型、临床组织样本分析及机制验证(如突变、截短体、抗体阻断)等多个证据层级。

主要模型

MDA-MB-231细胞 SUM159细胞 4T1细胞 BALB/c-nu/nu小鼠移植瘤及转移模型

重点核对

PEAR1敲低或过表达的MDA-MB-231和SUM159细胞及相应shnc和Vector对照 PEAR1 Ser891突变(S891A)及全丝氨酸突变(All SA)对PEAR1/CD44相互作用的影响 LOXL2处理浓度(0、5、10、20、50 ng/mL)和simtuzumab浓度(0、5、10、20 μg/mL) 内吞抑制剂dynasore、SGC-AAK1-1、pitstop 2和蛋白酶体抑制剂MG132处理1小时 体内转移模型中MDA-MB-231细胞尾静脉注射剂量(5×10^5)及Fab-HSA给药方案(3.35 mg/kg,每4天一次,共40天)

摘要

CD44与多种癌症的高转移风险、复发和耐药相关。本文报道血小板内皮聚集受体1(PEAR1)是CD44的伴侣蛋白,保护CD44免受内吞介导的降解,并增强CD44胞内结构域(CD44-ICD)的切割。此外,我们发现赖氨酰氧化酶样蛋白2(LOXL2)作为PEAR1的内源性配体,与PEAR1-EMI结构域结合,通过诱导PEAR1 Ser891磷酸化促进PEAR1与CD44的相互作用,且该作用不依赖其酶活性。在三阴性乳腺癌(TNBC)患者中,PEAR1蛋白水平和Ser891磷酸化水平升高,与LOXL2和CD44表达正相关,并与总生存期负相关。PEAR1 Ser891磷酸化水平被确定为TNBC患者的最佳独立预后因素。PEAR1 Ser891磷酸化与CD44表达联合的预后效能优于单独PEAR1 Ser891磷酸化。用单克隆抗体阻断LOXL2与PEAR1的相互作用可显著抑制TNBC转移,代表了TNBC的一种有前景的治疗策略。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
LOXL2通过何种机制调控PEAR1介导的CD44稳定性,进而影响三阴性乳腺癌的转移?
核心机制
LOXL2作为PEAR1的内源性配体,与PEAR1-EMI结构域结合,诱导PEAR1 Ser891磷酸化,促进PEAR1与CD44的相互作用,保护CD44免受内吞介导的降解,并增强CD44-ICD的切割和信号转导,从而促进TNBC转移。
主要证据
通过IP-MS鉴定PEAR1为CD44结合蛋白,体内外实验证明PEAR1促进转移;Ser891磷酸化突变体影响CD44稳定性和功能;LOXL2截短体和抗体阻断实验证实其通过非酶活性方式激活PEAR1;临床样本显示相关蛋白表达与预后相关。
研究意义
表明LOXL2/PEAR1/CD44轴是TNBC治疗的潜在靶点,阻断LOXL2与PEAR1的相互作用是一种有前景的抗转移策略,PEAR1 Ser891磷酸化可作为TNBC的预后生物标志物。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

鉴定CD44相互作用蛋白

寻找调控CD44的潜在结合蛋白

使用抗CD44抗体对MDA-MB-231细胞进行免疫沉淀,通过质谱鉴定CD44相互作用蛋白,并通过KEGG富集分析

2

验证PEAR1对TNBC细胞功能的影响

确定PEAR1在体外和体内对TNBC细胞侵袭、迁移和增殖的作用

构建PEAR1敲低或过表达的TNBC细胞系,进行Transwell、划痕、CCK-8、EdU和体内转移实验

3

研究PEAR1对CD44降解的调控

确定PEAR1是否保护CD44免受内吞介导的降解

在PEAR1敲低或过表达细胞中检测CD44蛋白水平,并使用内吞抑制剂和蛋白酶体抑制剂处理,观察CD44定位

4

鉴定PEAR1关键磷酸化位点并验证其功能

确定PEAR1磷酸化在CD44相互作用和TNBC转移中的作用

通过质谱鉴定PEAR1磷酸化位点,构建Ser891突变体,检测其对CD44相互作用、稳定性和细胞功能的影响

5

鉴定LOXL2为PEAR1配体并验证其作用

确定LOXL2是否作为配体激活PEAR1磷酸化并促进TNBC转移

通过pulldown和ELISA检测LOXL2与PEAR1结合,用重组LOXL2和截短体处理细胞,使用simtuzumab阻断

6

阻断LOXL2-PEAR1相互作用并评估治疗潜力

验证靶向PEAR1-EMI结构域的抗体是否能抑制TNBC转移

开发靶向PEAR1-EMI的Fab-HSA抗体,体外检测其阻断效果,并在体内转移模型中评估疗效

7

临床样本验证与预后分析

评估LOXL2/PEAR1/CD44轴在TNBC患者中的表达与预后相关性

使用组织芯片免疫组化检测PEAR1、p-PEAR1 Ser891、LOXL2和CD44表达,并进行生存和相关性分析

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基BasalMediaL110KJ
胎牛血清Sigma-AldrichF8318
青霉素/链霉素NCM BiotechC100C5
聚凝胺Yeasen40804ES76
嘌呤霉素Yeasen60210ES60
Lipofectamine 2000转染试剂Thermo Fisher Scientific11668019
RNA提取试剂VazymeR401-01
PrimeScript RT预混液TakaraRR036A
TB Green预混液Ex Taq IITakaraRR820A
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
核浆蛋白提取试剂盒BeyotimeP0028
膜胞浆蛋白提取试剂盒BeyotimeP0033
BCA蛋白定量试剂盒Yeasen20201ES90
PVDF膜MilliporeIPVH00010
增强化学发光试剂NCM BiotechP10300
细胞裂解液(co-IP)BeyotimeP0013
抗Flag琼脂糖珠Sigma-AldrichA2220
抗HA琼脂糖珠Thermo Fisher Scientific26182
Amicon Ultra-4超滤管MilliporeUFC8003
His标签磁珠Thermo Fisher Scientific10103D
CD44胞外域-Fc重组蛋白Abcam221334
显微镜玻璃盖玻片VWRVWRI631-0149
Triton X-100Sigma-Aldrich93443
牛血清白蛋白Sigma-AldrichB2064
DAPI封片剂Yeasen36308ES20
Nunclon Sphera培养板Thermo Fisher Scientific174930
表皮生长因子ProspecCYT-217
碱性成纤维细胞生长因子ProspecCYT-288
胰岛素Yeasen40107ES25
氢化可的松Yeasen40109ES08
B27添加剂Gibco12587010
基质胶BDBD
8μm孔径小室CorningCLS3422
结晶紫SolarbioC8470
CCK-8试剂DojindoCK04
EdU细胞增殖检测试剂盒BeyotimeC0088S
96孔EIA/RIA板CorningCLS3361
重组链霉亲和素BeyotimeP5084
TMB底物Thermo Fisher Scientific34029
伊红BASOBA4027
中性树胶Yeasen36313ES60
KLH偶联肽上海吉尔生化--
Pierce NHS活化琼脂糖Thermo Fisher Scientific--
PEAR1 Fab-HSA抗体----
辛图珠单抗----
dynasore(发动蛋白抑制剂)----
SGC-AAK1-1(AAK1抑制剂)----
pitstop 2(网格蛋白抑制剂)----
MG132(蛋白酶体抑制剂)----
DAPT(γ-分泌酶抑制剂)----
WNK-IN-11(WNK1抑制剂)----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
细胞系来源及培养条件(培养基、血清浓度、抗生素)
阅读提示:Methods - Cell lines and culture conditions
基因敲低/过表达
shRNA序列、过表达质粒构建、慢病毒包装及感染参数
阅读提示:Methods - Plasmid construction and transfection
体外功能实验
细胞接种密度、处理浓度、时间,Transwell小室孔径和基质胶浓度
阅读提示:Methods - Transwell assay, Wound healing assay, CCK-8 assay
蛋白相互作用
细胞裂解液成分、抗体和磁珠类型、洗涤条件
阅读提示:Methods - co-IP, Pulldown assay
体内实验
小鼠品系、周龄、性别,细胞注射数量和路径,给药剂量和时间
阅读提示:Methods - Mouse experiments
临床样本分析
组织芯片来源、样本数量、IHC评分标准和统计方法
阅读提示:Methods - Tissue microarray analysis