寫在前面

????????今天推薦的是由中國(guó)教育部細(xì)胞分化與凋亡重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在2019年6月15日發(fā)表于American Journal of Cancer Research（IF：6.166，JCR 2區(qū)）的一篇文章，通訊作者是Jiong Deng教授，研究表明去泛素酶USP9X穩(wěn)定PTGES并通過(guò)PGE2信號(hào)傳導(dǎo)促進(jìn)肺癌的轉(zhuǎn)移特征。

研究背景

????????肺癌是全球癌癥死亡的主要原因，非小細(xì)胞肺癌 (NSCLC) 占所有確診肺癌的約85%。盡管在早期診斷和癌癥治療的許多領(lǐng)域取得了進(jìn)展，但肺癌患者的總生存率仍然很低。腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移是治療失敗和死亡的主要原因。超過(guò)一半的肺癌患者在診斷時(shí)已患有晚期或轉(zhuǎn)移性疾病。轉(zhuǎn)移是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，其中細(xì)胞獲得多種侵襲性。盡管在該領(lǐng)域取得了很大進(jìn)展，但癌癥轉(zhuǎn)移的復(fù)雜性仍未完全了解。

摘要部分

????????在本研究中，作者旨在研究PTGES/ PGE2通路在肺癌進(jìn)展中的作用。作者發(fā)現(xiàn)前列腺素E合酶 (PTGES) 是花生四烯酸途徑中PGE2合成的關(guān)鍵酶，在NSCLC中高度失調(diào)。失調(diào)的PTGES對(duì)于促進(jìn)NSCLC細(xì)胞的腫瘤遷移和轉(zhuǎn)移至關(guān)重要。肺癌細(xì)胞中PTGES的敲低導(dǎo)致細(xì)胞遷移受到抑制，而外源性PGE2可逆轉(zhuǎn)這種情況。與此一致，敲低PTGES也降低了 CSC 標(biāo)志物的表達(dá)、腫瘤球體形成、集落形成活性、致瘤性和體內(nèi)肺轉(zhuǎn)移。失調(diào)的PTGES主要?dú)w因于USP9X的蛋白質(zhì)穩(wěn)定性。USP9X與PTGES發(fā)生物理相互作用，并防止其通過(guò)去泛素化作用進(jìn)行蛋白酶體定向降解。與此一致，USP9X表達(dá)與NSCLC腫瘤組織中的PTGES表達(dá)高度相關(guān)?？傊髡叩慕Y(jié)果表明，上調(diào)的USP9X-PTGES- PGE2軸對(duì)NSCLC的轉(zhuǎn)移特征有顯著影響。

研究?jī)?nèi)容

1.PTGES過(guò)表達(dá)與NSCLC的不良預(yù)后相關(guān)

????????為了研究PTGES與人類腫瘤樣本之間的關(guān)系，作者使用 GEPIA 數(shù)據(jù)庫(kù)和 GEO 數(shù)據(jù)庫(kù)分析了TCGA中人類腫瘤樣本中PTGES mRNA的表達(dá)水平。與正常組織相比，人肺腺癌（LUAD）和肺鱗狀細(xì)胞癌（LUSC）中PTGES表達(dá)水平顯著升高。此外，與低PTGES表達(dá)的肺癌患者相比，具有高PTGES表達(dá)的肺癌患者表現(xiàn)出更短的無(wú)病生存期和總生存期。

研究結(jié)論：PTGES的高表達(dá)與NSCLC患者的不良臨床結(jié)果密切相關(guān)。

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2.PTGES/PGE2通路在體外促進(jìn)NSCLC細(xì)胞的轉(zhuǎn)移特征? ? ??

????????轉(zhuǎn)移活性是腫瘤惡性和腫瘤進(jìn)展的重要特征。為了確定PTGES在肺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移活性中的作用，作者通過(guò)shRNA在A549和HCC827人類NSCLC細(xì)胞系中沉默PTGES，這些細(xì)胞系表達(dá)相對(duì)高水平的PTGES。此外，作者使用 CRISPR/Cas9系統(tǒng)敲除小鼠肺癌細(xì)胞系SJT-1601中的PTGES。與HCC827-NS 細(xì)胞相比，HCC827細(xì)胞中的PTGES敲低導(dǎo)致HCC827-shPTGES細(xì)胞中 N-鈣粘蛋白、波形蛋白和Twist的水平降低。有趣的是，E-鈣粘蛋白和蝸牛沒(méi)有改變，這一觀察結(jié)果表明PTGES主要通過(guò)Twist-Vimentin 途徑促進(jìn)肺癌細(xì)胞中的EMT樣特征，而不是通過(guò)Snail-E-cadherin途徑。

????????在小鼠肺腫瘤SJT-1601細(xì)胞中，PTGES敲除的效果比在人NSCLC細(xì)胞中的效果更顯著。與此一致，與SJT-1601-NS細(xì)胞中的水平相比，SJT-1601-ko-PTGES細(xì)胞中的PTGES產(chǎn)物PGE2顯著降低。作者通過(guò) Transwell 和體外遷移測(cè)定檢查了這些細(xì)胞的遷移。結(jié)果表明，與親本癌細(xì)胞相比，PTGES敲低或PTGES敲除顯著降低了人和小鼠肺癌細(xì)胞的遷移，表明這些肺癌細(xì)胞的遷移需要PTGES表達(dá)。外源性PGE2（PTGES的產(chǎn)物）的添加在很大程度上恢復(fù)了shPTGES細(xì)胞系中失去的遷移活性，這表明PGE2是PTGES介導(dǎo)功能的效應(yīng)分子。

研究結(jié)論：PTGES/PGE2通路在體外促進(jìn)了肺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移特征。

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3.上調(diào)的PTGES對(duì)肺癌細(xì)胞的惡性特征和干性至關(guān)重要? ???

????????為了確定PTGES的失調(diào)是否也參與增強(qiáng)肺癌細(xì)胞的干細(xì)胞樣特征，作者接下來(lái)在體外檢查了相關(guān)特征。作者發(fā)現(xiàn)親本小鼠肺癌SJT-1601細(xì)胞能夠在克隆形成和軟瓊脂糖測(cè)定中形成集落，而 SJT-1601-ko-PTGES細(xì)胞對(duì)這種活性表現(xiàn)出極大的抑制。與此一致，在對(duì)照A549、HCC827和SJT-1601細(xì)胞中表達(dá)的干細(xì)胞生物標(biāo)志物 SOX2、CD44和ABCG2在PTGES敲低和PTGES敲除細(xì)胞中受到極大抑制。

????????接下來(lái)，作者通過(guò)FACS分析檢查了這些細(xì)胞系中CD44+細(xì)胞（一種富含干細(xì)胞的群體）的數(shù)量。與HCC827-shNS 細(xì)胞相比，HCC827-shPTGES細(xì)胞中的CD44+群體顯著減少，SJT-1601細(xì)胞也有同樣的效果，表明PTGES對(duì)維持這些肺癌細(xì)胞的干性至關(guān)重要。此外，作者還檢查了這些肺癌細(xì)胞中的側(cè)群，一種富含干細(xì)胞的群體。結(jié)果表明，敲除PTGES導(dǎo)致A549和SJT-1601細(xì)胞中的SP都有一定程度的降低。

研究結(jié)論：PTGES/PGE2通路對(duì)于NSCLC和小鼠肺癌細(xì)胞干性和致癌活性的上調(diào)是必不可少的。

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4.失調(diào)的PTGES促進(jìn)體內(nèi)肺腫瘤細(xì)胞的致瘤性和轉(zhuǎn)移??? ?

????????為了確定PTGES在體內(nèi)的生物學(xué)功能，作者檢查了小鼠模型中肺腫瘤細(xì)胞的致瘤性。結(jié)果顯示，與A549-NS 和HCC827-NCS 細(xì)胞相比，A549-shPTGES和HCC827-shPTGES細(xì)胞的致瘤性顯著降低。此外，與親本SJT-1601細(xì)胞相比，SJT-1601-ko-PTGES細(xì)胞的致瘤性也有顯著降低。這些結(jié)果表明PTGES表達(dá)對(duì)于體內(nèi)肺癌細(xì)胞的致瘤性至關(guān)重要。

????????為了確定PTGES表達(dá)在轉(zhuǎn)移中的作用，作者在實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)移模型中檢查了肺轉(zhuǎn)移。結(jié)果表明，與親本SJT-1601細(xì)胞相比，SJT-1601-ko-PTGES細(xì)胞顯著抑制了肺轉(zhuǎn)移。作者在SJT-1601-ko-PTGES細(xì)胞中重新表達(dá)了小鼠PTGES(mPtges)并檢查了它們產(chǎn)生的轉(zhuǎn)移潛力。在SJT-1601-ko-PTGES細(xì)胞中重新表達(dá) mPTGES將肺轉(zhuǎn)移恢復(fù)到與SJT-1601-ko-PTGES親本細(xì)胞相當(dāng)?shù)乃健?/span>

研究結(jié)論：失調(diào)的PTGES對(duì)于體內(nèi)肺癌細(xì)胞的致瘤性和轉(zhuǎn)移是必不可少的。

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5.NSCLC細(xì)胞中PTGES上調(diào)主要?dú)w因于通過(guò)USP9X介導(dǎo)的去泛素化實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)穩(wěn)定? ? ?

????????通過(guò)分析來(lái)自TCGA的數(shù)據(jù)，作者驚訝地發(fā)現(xiàn)PTGES和USP9X的基因擴(kuò)增和上調(diào)是相斥的，這意味著USP9X的上調(diào)功能類似于PTGES的基因擴(kuò)增。通過(guò)搜索幾個(gè)蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)，作者驚奇地發(fā)現(xiàn)PTGES是USP9X的相互作用蛋白之一。這表明USP9X和PTGES可能形成復(fù)合物。

????????為了確定PTGES和USP9X之間的關(guān)系，作者檢查了這兩種蛋白質(zhì)在NSCLC細(xì)胞系中的表達(dá)。結(jié)果顯示大多數(shù)NSCLC細(xì)胞同時(shí)表達(dá)PTGES和USP9X。有趣的是，A549,HCC827細(xì)胞和小鼠肺腫瘤SJT-1601細(xì)胞系中的USP9X敲低或敲除導(dǎo)致PTGES減少，這可以通過(guò)蛋白酶體抑制劑 MG132 處理部分恢復(fù)。有趣的是，USP9X敲低誘導(dǎo)的PTGES抑制似乎并未發(fā)生在mRNA水平。于是作者推測(cè)USP9X介導(dǎo)的PTGES上調(diào)可能發(fā)生在蛋白質(zhì)水平。接下來(lái)，作者旨在確定USP9X是否與PTGES發(fā)生物理相互作用，作者通過(guò) IP-western 印跡分析檢測(cè)到內(nèi)源性USP9X。此外，HEK293T 細(xì)胞與表達(dá)質(zhì)粒的共轉(zhuǎn)染表明 USP9X 過(guò)表達(dá)抑制多泛素化PTGES。這些結(jié)果表明USP9X與PTGES發(fā)生物理相互作用并介導(dǎo)PTGES的去泛素化或穩(wěn)定化。因此，USP9X的過(guò)表達(dá)可能有助于NSCLC中PTGES的上調(diào)。為了確定USP9X敲低是否也抑制PTGES介導(dǎo)的生物學(xué)功能，作者檢查了 shUSP9X轉(zhuǎn)染后A549和HCC827細(xì)胞的遷移。結(jié)果表明，USP9X敲低減少了這些細(xì)胞的遷移。此外，添加外源性PGE2在很大程度上恢復(fù)了這些細(xì)胞的遷移活性。這表明USP9X敲低使PTGES不穩(wěn)定，導(dǎo)致PGE2減少，從而抑制遷移。

研究結(jié)論：USP9X通過(guò)去泛素化作用與PTGES相互作用并使其穩(wěn)定，從而增強(qiáng)PGE2信號(hào)傳導(dǎo)。

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6.USP9X與NSCLC組織中的PTGES高度相關(guān)

????????為了確定USP9X和PTGES在腫瘤發(fā)展中的相關(guān)性，作者接下來(lái)檢查了USP9X和PTGES在NSCLC組織樣本中的表達(dá)。免疫印跡分析顯示，與鄰近正常組織相比，大多數(shù)NSCLC組織中的PTGES水平顯著增加。此外，在大多數(shù)NSCLC樣本中，USP9X表達(dá)與PTGES表達(dá)高度相關(guān)。為了進(jìn)一步擴(kuò)展分析，作者通過(guò)免疫組織化學(xué) (IHC) 染色檢查了NSCLC組織微陣列中的USP9X和PTGES水平。結(jié)果表明，與正常肺組織中的水平相比，NSCLC樣品中的USP9X和PTGES均高度上調(diào)，PTGES和USP9X表達(dá)模式高度相關(guān)。

研究結(jié)論：USP9X在NSCLC中PTGES上調(diào)中起重要作用。

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結(jié)論與討論

????????在這項(xiàng)研究中，作者發(fā)現(xiàn)失調(diào)的PTGES會(huì)激活PGE2信號(hào)傳導(dǎo)，從而促進(jìn)肺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。重要的是，作者首次證明了去泛素化酶USP9X可以通過(guò)去泛素化作用與PTGES發(fā)生直接相互作用并使其穩(wěn)定。因此,USP9X-PTGES-PGE2軸在肺癌進(jìn)展中起著重要作用。

Thank you!

原文鏈接：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6610053/