TGF-β诱导的HER2磷酸化促进乳腺形态发生和乳腺癌进展

HER2 phosphorylation induced by TGF-β promotes mammary morphogenesis and breast cancer progression.

作者信息Qiaoni Shi, Fei Huang, Yalong Wang, Huidong Liu, Haiteng Deng, Ye-Guang Chen
PMID38407425
发布时间2024-04-01
DOI10.1083/jcb.202307138

实验完整度

结合体外细胞实验(NMuMG、MCF10A等)验证信号通路,体内基因敲入小鼠模型(ERBB2S780A)和组织器官样体实验,以及人乳腺癌样本相关分析,多层级验证机制。

主要模型

NMuMG细胞 SKBR3细胞 MDA-MB-231细胞 ERBB2S780A小鼠乳腺

重点核对

TβRI激酶活性依赖性:SB-431542抑制TGF-β诱导的HER2 Y1248磷酸化 HER2 S779位点突变(S779A)消除TGF-β诱导的AKT/ERK激活 ERBB2S780A小鼠乳腺形态发生异常(导管延伸减少) MDA-MB-231细胞肺转移模型(2×10^5细胞尾静脉注射)

摘要

Shi等人证明,在配体存在的情况下,TGF-β I型受体与HER2相互作用并使其Ser779位点磷酸化,从而增强HER2活性,导致AKT和ERK激活,进而促进乳腺发育和乳腺癌进展。转化生长因子β(TGF-β)和HER2信号协同促进乳腺癌进展。然而,它们的分子相互作用在很大程度上尚不清楚。TGF-β可以激活丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)和AKT,但其潜在机制尚未完全阐明。在本研究中,我们报道TGF-β增强HER2激活,导致MAPK和AKT激活。该过程依赖于TGF-β I型受体TβRI的激酶活性。TβRI在Ser779位点磷酸化HER2,促进Y1248磷酸化和HER2激活。携带HER2 S779A突变的小鼠表现出乳腺形态发生受损、导管伸长减少和分支减少。此外,野生型HER2,而非S779A突变体,促进TGF-β诱导的上皮-间质转化、细胞迁移和乳腺细胞肺转移。在人乳腺癌中观察到HER2 S779磷酸化水平升高,并与HER2、MAPK和AKT的激活呈正相关。我们的发现证明了TGF-β诱导的S779磷酸化在HER2激活、乳腺发育和TGF-β在乳腺癌进展中的促癌功能中的关键作用。

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
TGF-β如何通过直接磷酸化HER2来调节其活性,并影响乳腺发育和乳腺癌进展?
核心机制
TGF-β通过TβRI直接磷酸化HER2的Ser779位点,促进HER2 Y1248磷酸化和激活,进而激活下游AKT和ERK信号通路,促进乳腺发育和乳腺癌进展。
主要证据
体外实验显示TβRI(GGD)与HER2相互作用并磷酸化S779位点;S779A突变体消除TGF-β诱导的HER2激活和下游信号;ERBB2S780A小鼠乳腺发育异常;人乳腺癌样本中p-S779与p-Y1248、p-AKT、p-ERK呈正相关。
研究意义
揭示TGF-β和HER2信号之间的新互作机制,S779位点可作为HER2表达癌症的新型治疗靶点。

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

验证HER2在TGF-β诱导的AKT/ERK激活中的必要性

探究HER2是否介导TGF-β的非Smad信号激活

使用HER2抑制剂(拉帕替尼、CP-724714)处理多种乳腺细胞,以及HER2敲低,检测TGF-β诱导的AKT和ERK磷酸化水平。

2

确认TβRI激酶活性对HER2激活的依赖

研究TβRI激酶活性是否必需TGF-β增强的HER2激活

使用TβRI抑制剂SB-431542,表达组成性激活的TβRI(GGD)和激酶缺陷型(KR),检测HER2酪氨酸磷酸化水平。

3

鉴定TβRI磷酸化HER2的位点

确定TβRI直接磷酸化HER2的具体氨基酸残基

通过质谱分析鉴定磷酸化位点,构建S779A和S779D突变体,进行体外激酶实验和细胞实验,验证S779磷酸化对HER2激活的影响。

4

评估S779位点在乳腺形态发生中的生理功能

探究HER2 S779位点对乳腺发育的作用

构建ERBB2S780A敲入小鼠(对应人S779A),分析乳腺形态、基底/腔上皮细胞比例,并培养乳腺类器官观察分支形成和信号激活。

5

验证TGF-β增强的HER2活性在乳腺癌进展中的作用

研究HER2 S779位点在TGF-β诱导的EMT、迁移和肺转移中的功能

在MCF10A、NMuMG、MDA-MB-231细胞中过表达WT HER2或S779A突变体,检测TGF-β诱导的EMT、迁移和体内肺转移。

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
拉帕替尼SelleckS2111
CP-724714SelleckS1167
SB-431542SelleckS1067
重组人TGF-β1R&D Systems--
表皮生长因子Invitrogen--
成纤维细胞生长因子2Thermo Fisher Scientific--
脂质体2000Invitrogen--
VigofectVigorous Biotechnology--
嘌呤霉素Sigma-Aldrich--
杀稻瘟菌素Sigma-Aldrich--
HER2抗体Thermo Fisher ScientificMA5-13675
HER2 Y1248磷酸化抗体BioworldBS4090
HER2 Y877磷酸化抗体BioworldBS4091
磷酸化丝氨酸抗体ZYMED61-8100
纤连蛋白抗体BD Biosciences610077
E-钙粘蛋白抗体BD Biosciences610181
N-钙粘蛋白抗体BD Biosciences610920
Smad2磷酸化抗体Millipore566415
Smad3磷酸化抗体Cell Signaling Technology9520s
Smad3抗体Cell Signaling Technology9523s
Smad2抗体Cell Signaling Technology5339
AKT抗体Cell Signaling Technology9272s
AKT S473磷酸化抗体Cell Signaling Technology4060s
p38磷酸化抗体Cell Signaling Technology4511
p38抗体Cell Signaling Technology8690
PLC-γ1 Y783磷酸化抗体Cell Signaling Technology14008
PLC-γ1抗体Cell Signaling Technology5690
EGFR Y1173磷酸化抗体Cell Signaling Technology4407s
Myc抗体Cell Signaling Technology2276
HA抗体Cell Signaling Technology3724T
Snail抗体Cell Signaling Technology3879s
磷酸化酪氨酸抗体(PY20)Santa Cruz Technologysc-508
ERK磷酸化抗体Santa Cruz Technologysc-7383
ERK抗体Santa Cruz Technologysc-93
TβRI抗体Santa Cruz Technologysc-398
PAI-1抗体Santa Cruz Technologysc-8979
Flag抗体Bioss Antibodiesbsm-33346M
K8抗体DSHB--
K14抗体Abcamab181595
APC偶联抗小鼠/大鼠CD29抗体BioLegend102215
PE/Cyanine7偶联抗小鼠CD24抗体BioLegend101821
DAPI----
抗淬灭封片剂Beyotime BiotechnologyP0126
淀粉树脂NEB--
HiPrep 26/60 Sephacryl S-200 HR 凝胶柱GE Healthcare17-1195-01
Biacore S200 分子互作分析仪GE Healthcare--
Series S 传感器芯片 CM5GE Healthcare Bio-Sciences--
基质胶Corning--
I型胶原酶Invitrogen--
DNA酶IKaien Biotechnology--
Y27632Selleck--
TRIzol试剂Invitrogen--
Revertra Ace逆转录酶Toyobo--
Roche480实时荧光定量PCR仪Roche--
Lumina II活体成像系统PerkinElmer--

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
细胞处理
TGF-β1浓度:100 pM;拉帕替尼浓度:2 μM 或 0.1 μM;处理时长:2小时(抑制剂)和1小时(TGF-β1)
阅读提示:见图1、图S1图例和Materials and methods细胞培养部分
HER2 S779突变体功能验证
HER2野生型和S779A突变体过表达;TGF-β1处理条件:100 pM;检测时间:1小时
阅读提示:见图3、图S2图例和Materials and methods质粒构建部分
乳腺类器官培养
小鼠年龄:9周;FGF2处理时间:前4天;基质胶:Corning基质胶;细胞数量:5,000个基底细胞/孔
阅读提示:见图4、图S4图例和Materials and methods类器官生成部分
体内肺转移实验
MDA-MB-231细胞注射数量:2×10^5;预处理:DMSO或500 pM TGF-β1处理24小时;小鼠品系:裸鼠;每组数量:8只;观察时间:30天
阅读提示:见图5图例和Materials and methods肿瘤转移实验部分