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抑素蛋白(Prohibitin,PHB)是一类泛素化、功能众多并广泛分布的蛋白,PHB在细胞中的分布主要是在线粒体、细胞核及细胞膜的脂筏中。PHB参与了许多重要生理病理功能,如维持线粒体的稳定性,调控细胞周期与凋亡等,膜上的PHB还作为受体参与了与其它外界分子的识别结合及信号转导过程。肿瘤细胞侵袭和转移是恶性肿瘤的主要特征,与肿瘤的恶性水平及肿瘤患者的预后有着很大关系。PHB与肿瘤之间的关系已有广泛研究,然而却一直存在争议。 蛋白酶激活受体(Protease activated receptor,PAR),是一类可被多种蛋白酶水解激活的膜受体,属于G蛋白偶联受体家族(GPCR)。在肿瘤微环境中,广泛分布有众多蛋白酶(如凝血酶等),这些蛋白酶可激活肿瘤细胞上的PARs,从而介导着肿瘤细胞的迁移浸润过程。目前研究表明PAR1信号通路激活紊乱与慢性炎症以及肿瘤发生发展及肿瘤浸润转移密切相关,其在肿瘤细胞的高表达和持续激活是导致肿瘤生长和转移的重要原因之一。然而目前关于PHB或PAR之间关系研究少之甚少,两者在肿瘤浸润性调节过程中的协调关系还从未研究过。 目前的研究中,我们发现在恶性程度较高的乳腺癌细胞MDA-MB-231中,总PHB的表达是明显上调的,而其膜上PHB的表达却是缺失的;然而正常体细胞(HUVEC)却并没有发现这种奇怪的表达模式。提示膜上PHB可能参与了肿瘤细胞的某些标志性特征,如浸润能力等。后续对细胞膜PHB及胞内PHB的相关功能进行了解析,发现膜PHB主要以分子伴侣角色发挥功能,调节了PAR1的激动型内化转运过程;而胞内PHB主要是保护内化转运入胞的PAR1不被溶酶体降解掉。MDA-MB-231细胞因其膜PHB缺失使得激活后的PAR1无法进行激动型内化转运;胞内高表达的PHB又使得内化转运进来的PAR1不能进入溶酶体途径进行降解,最终导致了PAR1信号的持续激活;后续通过迁移和侵袭实验证实了正是因为这种信号的持续活化才导致了MDA-MB-231细胞具有更高的浸润性。 细胞膜对于界定细胞的边界并维持所有活细胞的形态及功能是必需的。正因如此,细胞膜很容易受到攻击以至于在进化过程中使得它们逐渐成为一个倍受青睐的攻击靶点。孔道形成蛋白(Pore-forming proteins,PFPs)就是这样一类可以攻击膜的分子,它们可在宿主细胞膜上形成孔道而造成靶细胞的损伤和死亡。产气单胞菌溶素(Aerolysin)家族是β-PFPs中仅次于CDCs家族的第二大家族,其主要代表是由致病菌嗜水气单胞菌产生的孔道形成毒素——产气单胞菌溶素aerolysin。随着大规模基因组测序及生物信息学分析的广泛应用,在除细菌外的生物界中也发现了aerolysin类似蛋白(aerolysin-like proteins,ALPs)的存在,并认为ALPs存在于所有的生物体中。 本实验室长期以云南两栖动物大蹼铃蟾(Bombina maxima)皮肤分泌物中分离得到的一个BmALP1与三叶因子(BmTFF3)复合物βγ-CAT为研究对象,近期工作发现βγ-CAT可以激活炎症小体而调动天然免疫,最终保护宿主抵御微生物感染,然而其发挥功能的受体及作用机制还不清楚。 脂筏作为细胞膜上最重要的功能区域,参与了受体识别结合及后续的信号过程。脂筏中除了含有一些重要的蛋白(包括细胞膜上的绝大多数受体、通道等)外,细胞膜的糖鞘脂也是主要分布在脂筏中,并且同许多脂筏上的蛋白一样,扮演着受体分子的角色。本研究中我们就发现:细胞膜脂筏中的酸性糖鞘脂可能作为βγ-CAT的作用受体。 首先我们发现唾液酸酶处理红细胞会抑制βγ-CAT引起的溶血,此外加入游离的唾液酸可完全抑制βγ-CAT的溶血,提示细胞膜表面唾液酸分子可能参与了βγ-CAT的功能;随后经过鉴定发现细胞膜上含唾液酸的酸性糖鞘脂(主要是神经节苷脂)才是βγ-CAT真正相互作用的分子,此外,结合脂类ELISA和体外分子相互作用的检测结果,发现βγ-CAT与不同类型的神经节苷脂具有直接结合能力,进一步研究表明βγ-CAT是与神经节苷脂的酸性糖链部分结合;此外,借助于体外生物分子相互作用检测技术,初步发现βγ-CAT的TFF结构域可能参与了与神经节苷脂的结合。 其次,为了证实酸性糖鞘脂是不是βγ-CAT的作用受体,我们做了抗体阻断实验。GM3类型的神经节苷脂是非神经组织中最主要的一类神经节苷脂,而且干扰掉GM3合成酶不仅会直接影响到GM3的合成,更会间接地影响所有类型神经节苷脂的合成。因此,本实验中我们选择以GM3作为对象分子。结果发现:GM3抗体与人红细胞孵育后发现βγ-CAT引起的红细胞溶血减弱,通过流式细胞观察发现结合到红细胞膜上的βγ-CAT的比例也有显著性降低,表明细胞膜上的酸性糖鞘脂特别是神经节苷脂很可能作为βγ-CAT发挥功能的直接受体或辅助受体,但还需进一步的实验研究。 综上所述,我们首次将抑素蛋白(PHB)和蛋白酶激活受体1(PAR1)两者联系起来来探讨它们之间的相互调节关系对于肿瘤浸润能力的作用,这使得PHB有望成为一个判断肿瘤恶性程度的标志分子并有可能应用在肿瘤的分子诊断方面;成功的鉴定出βγ-CAT可能的作用受体是细胞膜酸性糖鞘脂(主要是神经节苷脂),为以后研究其它物种来源的aerolysin类似蛋白的相关生物学功能及受体奠定了基础。