南京醫(yī)科大學傅贊團隊：治療和預測結直腸癌患者預后新策略
9月13日，南京醫(yī)科大學傅贊研究團隊在期刊《Journal of Experimental & Clinical Cancer Research》上發(fā)表了研究論文，題為“Recruitment of USP10 by GCS1 to deubiquitinate GRP78 promotes the progression of colorectal cancer via alleviating endoplasmic reticulum stress”，本研究中，實驗結果表明，GCS1在CRC中大量表達，表達越高，預后越差。因此，GCS1在體內外均可增強CRC細胞的增殖和轉移能力，同時抑制其凋亡。機制上，GCS1與GRP78結合，招募USP10使GRP78去泛素化，促進其降解，減少內質網應激介導的凋亡，增加CRC細胞的增殖和轉移。綜上所述，GCS1通過usp10介導的GRP78去泛素化來促進結直腸癌的生長和遷移，并減少內質網應激介導的細胞凋亡。本研究發(fā)現(xiàn)了CRC的一個可能的治療靶點。
背景知識
結直腸癌(CRC)是一種常見的惡性腫瘤，在所有癌癥中發(fā)病率排名第三，死亡率排名第二，嚴重威脅全球健康。盡管有內鏡治療、手術治療、化療、免疫治療和分子靶向治療等多種治療方法，但結直腸癌患者的5年生存率仍然很低。因此，提高對結直腸癌病理分子機制的認識，探索與結直腸癌進展和預后相關的新的關鍵靶點，對改善患者預后具有重要的現(xiàn)實意義。
越來越多的研究表明，未折疊蛋白反應(UPR)與結直腸癌的發(fā)生發(fā)展密切相關。內質網(ER)是參與UPR的主要細胞器，對蛋白質的合成、成熟和運輸至關重要。當內質網穩(wěn)態(tài)被破壞，導致未折疊或錯誤折疊蛋白的過度積累時，內質網應激發(fā)生，激活UPR。通常，GRP78與三個關鍵傳感器(PERK、IRE1和ATF6)綁定，使它們處于非活動狀態(tài)。在細胞應激條件下，GRP78與這些感受器分離，與未折疊蛋白結合，并激活下游信號通路以恢復細胞穩(wěn)態(tài)。在嚴重且不可修復的內質網應激條件下，通過PERK/eIF2α/ATF4/CHOP通路誘導細胞凋亡。
本課題組通過初步的多組學分析，結合公共數(shù)據(jù)庫的臨床信息和本中心的臨床病理數(shù)據(jù)，鑒定出葡萄糖苷酶I (GCS1)是一種具有預后價值的新蛋白。GCS1，也被稱為MOGS，是一種內質網錨定的葡萄糖苷酶，主要參與糖蛋白加工。既往研究表明其在周圍神經損傷后表達上調，并已確定在阿爾茨海默病患者的腦毛細血管中GCS1表達升高。另一項研究證實，GCS1作為p32的結合蛋白減輕內質網應激。然而，GCS1是否參與CRC中內質網應激的調控及其具體機制尚不清楚，需要進一步研究。
GCS1在體外CRC的惡性發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用
為了進一步了解GCS1在結直腸癌中的生物學作用，研究人員在正常腸道上皮細胞系NCM460和多種結直腸癌腫瘤細胞系中測量了GCS1的RNA和蛋白質表達水平。然后，選擇DLD-1、RKO和HCT116細胞進行進一步的細胞功能實驗。首先，將GCS1短發(fā)夾RNA（shRNA）轉染入DLD-1和RKO細胞，并將過表達質粒轉染入HCT116細胞。轉染后，通過測量RNA和蛋白質表達確認，與對照組相比，GCS1表達顯著改變。
然后，研究人員通過克隆形成實驗評估GCS1的細胞增殖能力。當敲低GCS1時，DLD-1和RKO細胞的增殖能力顯著降低，而當過表達GCS1時，HCT 116細胞的增殖能力顯著增加。與對照組細胞相比，GCS1敲低的DLD-1和RKO細胞中EdU陽性細胞的數(shù)量較低，而GCS1過表達的HCT 116細胞中EdU陽性細胞的數(shù)量遠大于對照組。此外，CCK-8實驗證實GCS1促進細胞增殖。隨后，研究人員通過遷移和傷口愈合實驗驗證了GCS1在侵襲和遷移方面的生物學作用，考慮到上述根據(jù)GCS1表達差異對侵襲能力進行的明顯區(qū)分。這些發(fā)現(xiàn)表明，GCS1-過表達組的遷移和侵襲能力顯著增加，而GCS1敲低組的遷移和侵襲能力顯著降低。這些結果表明，GCS1在體外促進CRC細胞的增殖和轉移。
GCS1在體外會加速結直腸癌的惡性進展
GCS1可減輕內質網應激并促進體內惡性進展
接下來，為了進一步探究GCS1在結直腸癌中的作用機制，研究人員對HCT 116細胞進行了GCS1過表達組和對照組的RNA測序，隨后進行了KEGG富集分析，結果顯示GCS1主要參與蛋白質在內質網的加工、泛素介導的蛋白降解以及凋亡途徑。之前的研究也表明GCS1可以減少內質網應激。因此，研究人員推測GCS1可能通過控制內質網應激誘導的細胞凋亡來調控結直腸癌。
隨后，流式細胞術（FCM）表明，過表達GCS1的HCT 116細胞的凋亡率顯著降低，而GCS1敲低的DLD-1和RKO細胞的凋亡率增加。隨后研究人員采用蛋白質免疫印跡分析來確認GCS1與ER應激之間的調節(jié)機制以及GCS1在翻譯水平上對ER應激介導的細胞凋亡的影響。研究人員進一步研究了GCS1在ER應激中的功能。研究結果顯示，在TM處理后，GCS1過表達降低了CHOP和cl-Caspase 3的水平，而GCS1敲低則增加了這些蛋白的水平。最后，研究人員使用皮下異種移植模型來研究GCS1對CRC的致癌作用。GCS1敲除顯著抑制了異種移植腫瘤的生長，而GCS1過表達則促進了其生長。另外，研究人員還測量了腫瘤的體積和重量。總之，這些結果表明GCS1在體內具有促進腫瘤形成的作用。綜上所述，這些發(fā)現(xiàn)表明GCS1過表達通過減少ER壓力誘導的細胞凋亡，促進CRC的發(fā)生，并促進CRC在體內的進展。
研究小結
基于目前的研究，GCS1高表達與結直腸癌患者不良預后相關。此外，GCS1促進CRC細胞增殖和轉移，同時減輕內質網應激介導的凋亡。機制上，GCS1招募USP10剪切GRP78的k48連接的多聚泛素鏈，增加GRP78的穩(wěn)定性，減少內質網應激時凋亡蛋白CHOP的產生，最終促進CRC的惡性進展。本研究結果支持以下觀點:靶向GCS1可能是CRC的一種成功治療方法。
聲明：本文版權歸原作者所有，轉載文章僅為傳播更多信息，如作者信息標記有誤，或侵犯您的版權，請聯(lián)系我們，我們將在及時修改或刪除內容，聯(lián)系郵箱：marketing@360worldcare.com
