SHP1靶向降低P-STAT3(Ser727)水平抑制胰腺癌细胞增殖及迁移

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背景:胰腺癌的发病现状在全球范围内有着急速上升的趋势,鉴于这种不容乐观的现状,任何可能改善胰腺癌患者生存率的尝试都是有意义的。SHP-1已作为多种癌症治疗靶点引起了广泛关注,并有多种药物已经研发。SHP1可以调节致癌的STAT3活性,从而抑制肿瘤生长,促进细胞凋亡,甚至可以防止放化疗耐药性。PTPN6是SHP1的编码基因,通常被认为是一种肿瘤抑制基因,但SHP1在肿瘤中的作用可能因生物学背景的不同而不同。目前还没有研究探讨SHP1在胰腺癌组织自身中,而不是在淋巴细胞中的直接作用和可能的机制。以往文献研究主要集中在SHP1去磷酸化Tyr705负调控STAT3激活,关于SHP1对Ser727的影响未见报导。目的:在这种现状下,本研究的主要目的为探讨胰腺癌组织内源性表达的SHP1在胰腺癌中的功能及其机制;探讨SHP1与p-STAT3在胰腺癌组织中的调控关系及可能的作用方式。方法:采用免疫组织化学法染色检测人胰腺癌组织中SHP1的表达情况,并使用SPSS软件进行斯皮尔曼相关性分析;免疫印迹法检测胰腺癌细胞中SHP1的表达情况;PANC-1细胞慢病毒过表达及敲减SHP1后进行细胞功能实验;实验分组如下:NC(KD)组:正常目的细胞、加阴性对照病毒感染的细胞组;KD组:正常目的细胞、加SHP1基因sh RNA病毒感染的细胞组;NC(OE)组:正常目的细胞、加阴性对照病毒感染的细胞组;OE组:正常目的细胞、加SHP1基因过表达病毒感染的细胞组。采用细胞活力、集落形成、细胞凋亡、迁移和侵袭等方法检测SHP1在胰腺癌细胞中的功能。PRM磷酸化修饰定量蛋白质组学分析验证过表达SHP1对p-STAT3(Ser727)变化水平的影响。非标定量蛋白质组学分析过表达SHP1,降低p-STAT3(Ser727)水平后对胰腺癌细胞相关信号通路蛋白表达水平的影响。免疫共沉淀联合质谱分析及验证STAT3和JAK1与p-STAT3(Ser727)的关系。结果:(1)免疫组织化学法检测到在55例人胰腺导管腺癌组织中,44例SHP1表达缺失,11例表达减弱,而在全部55例相邻非癌胰腺腺泡或导管中呈中等强度表达;SHP1的表达与患者年龄、性别、吸烟史、饮酒史、糖尿病史、高血压史、过敏史等基线信息均无显著相关性(p>0.05);与CA199、肿瘤部位、分化程度、淋巴结转移及AJCC8分期等临床病理信息也无显著相关性;阳性表达病例集中在无饮酒史,有糖尿病史,无高血压史,无过敏史的胰腺癌患者;同时发现SHP1阳性表达的病例多为高中分化,无淋巴结转移,AJCC8分期I期及II期。SHP1在胰腺癌细胞PANC-1、As PC-1、Bx PC-3和SW1990中可以检测到表达;而在胰腺癌细胞CFPAC-1、MIA Pa Ca-2、Patu-8988中未检测到目的蛋白SHP1表达;(2)MTT法检测结果表明SHP1抑制PANC-1细胞增殖;Celigo划痕实验检测结果表明SHP1抑制PANC-1细胞迁移;Annexin V-APC单染法流式细胞仪检测发现SHP1抑制PANC-1凋亡;(3)磷酸化肽段的富集技术以及基于质谱的靶向蛋白质组定量技术鉴定到目的肽段FICVTPTTCSNTIDLPMS(ph)PR,即为STAT3的727位点丝氨酸磷酸化肽段水平降低,表明过表达SHP1使p-STAT3(Ser727)水平降低;(4)非标定量蛋白质组学分析提示过表达SHP1,在以1.5倍(或0.667倍)为差异表达变化阈值,以统计学检验t-test p-value<0.05为显著性阈值时,可以使PANC-1细胞45个蛋白表达发生上调,18个蛋白表达发生下调。上调及下调蛋白的生物学功能通过KOG分类分析发现主要集中在参与信号转导机制。其中RPRD1A、EFEMP1及OTUD6B上调,MADD下调,通过查询Uni Prot蛋白质数据库发现,其功能可能涉及负调控细胞周期,调节细胞生长和增殖。在理论上可以解释上述细胞功能实验中SHP1抑制PANC-1细胞增殖;同时查询到MADD亚型1可能诱导细胞凋亡,这可能在一定程度上可以解释SHP1抑制PANC-1凋亡。C3orf38也可能参与细胞凋亡。GSEA软件分析发现过表达SHP1,降低p-STAT3(Ser727)水平,并使JAK/STAT通路25个蛋白表达水平发生变化,10个上调蛋白,15个蛋白下调,主要有IL6ST、PTPN2、PTPN11、STAT1、STAT2、STAT3、STAT5A、STAT5B、STAT6、PIK3CA、PIK3CB、PIK3R1等。其中IL6ST、PTPN2及PIK3CB表达水平变化较大,其他蛋白发生变化水平较小。L6ST可以激活STAT,PTPN2可以去磷酸化JAK/STAT,PIK3CB为PIK3的催化亚基,PIK3可以磷酸化PIP3,从而调控细胞生长、分化及存活等。这些结果表明在PANC-1细胞中SHP1的改变影响了JAK/STAT通路中的蛋白水平变化,从而影响了JAK/STAT通路的信号转导。(5)Co-IP联合Shotgun法蛋白质定性分析结果发现,NC组检测到128个蛋白;OE组检测到377个蛋白。检测到OE组特有蛋白274个,其中检测到本实验关注的STAT3及JAK1蛋白。对其进行验证。预实验中,PANC-1细胞中未检出STAT3蛋白表达,在阳性对照细胞中可以检测到STAT3表达;但在PANC-1细胞中可以检测到p-STAT3(S727)蛋白表达,同时在阳性对照细胞Hela细胞中可以检测到p-STAT3(S727)。Co IP验证实验中对p-STAT3(S727)与SHP1相互作用进行验证。OE组检测到FLAG。Input及IP中OE组均检测到FLAG;IP中OE组p-STAT3表达量与NC(OE)组相比,大致相同,提示p-STAT3与SHP1蛋白可能不存在结构上直接相互作用;Input及IP中,JAK1在OE组及NC(OE)组中表达量大致相同,提示JAK1与SHP1蛋白可能不存在结构上直接相互作用。结论:本研究首先探讨了SHP1在胰腺癌组织及细胞中的表达情况及其在胰腺癌细胞中的功能,发现:(1)SHP1在人胰腺癌细胞中表达情况各不相同,在PANC-1、As PC-1、Bx PC-3、SW1990细胞中表达;在CFPAC-1、MIA Pa Ca-2、Patu-8988中未见表达。SHP1在人胰腺癌组织中表达缺失或减弱,而在癌旁正常胰腺腺泡和导管上皮组织中可见中等强度表达;(2)SHP1在人胰腺癌细胞中抑制增殖及迁移;(3)SHP1在人胰腺癌细胞中促进凋亡;由上述结果可见,SHP1在胰腺癌中主要呈缺失表达,少数呈减弱表达;弱表达的胰腺癌患者具有分期早的特点。SHP1在胰腺癌细胞中的功能主要表现为抑制增殖及迁移,总体上符和SHP1是一个抑癌基因。但是SHP1在胰腺癌细胞中却抑制细胞凋亡,呈现了不同的生物学作用,体现了SHP1在实体肿瘤中复杂的作用机制。本研究首次探讨了SHP1对p-STAT3(Ser727)水平的影响,并探讨了两者可能的作用方式,发现:(4)SHP1使PANC-1细胞中p-STAT3(Ser727)的水平降低;(5)SHP1与JAK1及p-STAT3(Ser727)不以蛋白复合体形式存在直接相互作用。研究结果揭示了SHP1调控STAT3的新机制,为研究其功能及作用提供了新的靶点。
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