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乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一,转移是其造成患者死亡的最主要原因。癌转移是多基因、多因子及多步骤共同协调作用的结果,其中肿瘤细胞获得高迁移能力是转移的首要步骤。乙肝病毒X蛋白结合蛋白(HBXIP)基因是由Melegari M等于1998年首先从HepG2细胞中克隆获得的,编码173个氨基酸,分子量约为18 kDa,由于其能够与乙肝病毒X蛋白(HBX)的C末端特异性结合而被命名。实验室前期研究发现HBXIP具有促进乳腺癌增殖和迁移的功能,但其分子机制尚未清楚。钙调蛋白小亚单位Capn4已被确立为肝癌转移的标志物,大量研究表明Capn4与肿瘤细胞迁移能力正相关。本文主要从以下三个方面研究了HBXIP与Capn4在乳腺癌迁移中的关系及其信号转导通路:
一、HBXIP具有促进乳腺癌细胞迁移的功能。本研究首先采用多种实验技术验证了HBXIP具有促进乳腺癌迁移的作用。免疫组化结果表明HBXIP在各种肿瘤组织中高表达,并且在乳腺癌转移淋巴结中阳性率远高于初级乳腺癌组织,而癌旁组织几乎为阴性。RT-PCR和Western blot实验结果表明,相对于低迁移乳腺癌细胞MCF-7,高迁移倾向乳腺癌细胞LM-MCF-7及MDA-MB-231中HBXIP的基因和蛋白表达量均显著增加。细胞迁移实验结果表明在MCF-7细胞中过表达HBXIP可明显促进细胞的迁移能力;而在LM-MCF-7及MDA-MB-231细胞中干扰HBXIP会导致其迁移能力降低。丝状伪足的伸出是细胞迁移能力提升的一个重要表型。本实验用鬼笔环肽对伪足进行定位,通过免疫荧光实验发现高迁移能力的乳腺癌细胞相对于低迁移能力的乳腺癌细胞有更明显的丝状伪足形成。过表达HBXIP可使低迁移的乳腺癌细胞丝状伪足伸出增加;而高迁移能力的乳腺癌细胞中内源HBXIP被干扰后,丝状伪足的形成明显受到抑制。上述结果确证HBXIP具有促进乳腺癌细胞迁移的功能。
二、Capn4对乳腺癌细胞迁移的影响及其与HBXIP的关系。通过RT-PCR及免疫印迹发现Capn4在乳腺癌转移组织及高迁移能力的乳腺癌细胞中高表达。伤口愈合实验表明,如果在LM-MCF-7及MDA-MB-231中干扰Capn4,会导致其迁移能力降低,提示Capn4也是促进乳腺癌细胞迁移的重要因子。进一步应用RT-PCR及免疫荧光等实验方法分析HBXIP与Capn4的关系,发现HBXIP与Capn4的表达呈正相关。在低转移乳腺癌细胞中过表达外源性的HBXIP,发现其可以以剂量依赖方式增加Capn4的表达,进一步佐证了上述观点。又利用免疫荧光技术观察了HBXIP及Capn4对伪足的影响,发现过表达Capn4与过表达HBXIP相似,均能明显促进丝状伪足的伸展,而预先干扰MCF-7细胞中Capn4,即使过表达HBXIP,也不能引起细胞伪足的伸展。表明HBXIP可通过Capn4促进丝状伪足的形成,进而促进乳腺癌细胞的迁移。
三、HBXIP上调Capn4促进乳腺癌细胞迁移的信号通路。为了研究HBXIP通过上调Capn4促进乳腺癌细胞迁移的信号通路,首先应用双荧光素报告基因的方法检测了HBXIP对Capn4启动子活性的影响。发现HBXIP可明显上调Capn4的启动子活性,并且呈剂量依赖方式。进一步发现HBXIP对Capn4启动子活性的调控与NF-κB入核有关。结合实验室前期研究发现p-ERK1/2激活了NF-κB的入核,于是推测HBXIP可能通过激活ERK1/2/NF-κB信号通路上调Capn4的表达。
接着在双荧光素报告基因及Western实验中分别加入PD98059(ERK1/2抑制剂)及PDTC(NF-κB抑制剂)观察其对Capn4表达量的影响。实验证明在稳定过表达HBXIP的乳腺癌细胞系MCF-HBXIP中抑制ERK1/2或NF-κB均可抑制Capn4的表达,该结果与预测相吻合。
实验室前期在HBXIP功能域的研究中发现,P145-S173(HBXIP-5)可激活ERK1/2,而缺失了P145-S173的HBXIP片段M1-I144(HBXIP-3)对ERK1/2活性不产生影响。应用免疫荧光发现HBXIP-5能促进细胞丝状伪足的伸出,而HBXIP-3不能。报告基因结果也表明HBXIP-5是增强Capn4启动子活性的功能域。在随后的荧光实验中发现过表达了HBXIP-5的细胞在干扰Capn4后伪足的伸出受到了抑制。结果提示HBXIP可能通过P145-S173功能域上调Capn4的表达,增加伪足的伸展,促进乳腺癌细胞的迁移。
综上所述,本研究首次发现HBXIP能够通过Capn4促进乳腺癌细胞迁移。其涉及的信号通路如下:HBXIP通过第五片段激活p-ERK1/2,影响NF-κB入核,调控Capn4启动子,影响Capn4的表达,进而影响伪足的伸展,促进乳腺癌细胞迁移。