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原癌基因Src通过Lipin-1将脂生成与乳腺癌的恶性程度联系起来

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发表时间:2020-11-23 14:14作者:武汉新启迪Xinqidibio

摘要

脂肪生成增加与癌症风险增加和预后不良有关;然而,其潜在机制仍不清楚。在这里,我们证明磷脂酸性磷酸酶(PAP)脂-1,它产生合成甘油脂所必需的双甘油前体,与Src原癌酪氨酸激酶的直接底物相互作用。肥胖相关的微环境因子和其他Src激活生长因子,包括表皮生长因子,激活Src和促进Src介导的Lipin-1磷酸化对Tyr 398,Tyr 413和Tyr 795残基。脂-1酪氨酸磷酸化能显著提高PAP活性,促进甘油磷脂和甘油三酯的合成。三种酪氨酸残基改变为苯丙氨酸(3YF-Lipin-1),使Lipin-1不能介导Src-增强的甘油合成、细胞增殖和异种移植物生长。3 YF-Lipin-1在PyVT中的重新表达;LPIN 1−/−小鼠不能促进乳腺肿瘤的进展和转移。与癌旁组织相比,人类乳腺肿瘤的p-Tyr-Lipin-1水平升高.重要的是,统计分析显示p-Tyr-Lipin-1水平与肿瘤大小、淋巴结转移、复发时间和患者的生存有关。这些结果说明了原癌基因Src的直接促脂作用,提供了肥胖相关的有丝分裂信号与乳腺癌恶性之间的机制联系。

导言

细胞原癌基因src是一种非受体酪氨酸激酶,调节多种细胞过程,包括参与细胞增殖、分化、存活和迁移的过程。1,2。异常活化的Src被认为是一种有效的致癌蛋白。3。通过羧基端磷酪氨酸(Tyr 530)与N端Src同源结构域(Sh2)的分子内相互作用,它通常保持在催化活性的构象中。1。受体酪氨酸激酶(Rtk)与促有丝分裂生长因子(EGF、PDGF)的结合导致Y 530的去磷酸化和Src的去抑制作用。4,5。激活的Src然后在激酶结构域上激活酪氨酸416残基(人Src的Tyr 416,Tyr 419),使其能够靶向多种底物。1。已知Y 416残基或包涵体段内的突变会导致本构性激活。

癌细胞不仅对葡萄糖和谷氨酰胺有着异常高的需求。6但也改变了脂质代谢,如脂肪生成增加,脂肪酸摄取增加。脂类代谢对乳腺癌细胞的影响特别大。7,8由于这些癌细胞通常被大量脂肪细胞包围,这些脂肪细胞活跃地经历甘油三酯(TAG)循环,并产生富含脂肪酸的环境。脂肪酸是通过β氧化产生能量的,是磷脂的组成部分,也是细胞生长的外在刺激物。9,10,11.

磷脂酸性磷酸酶LPIN 1脂质体1(Lipin-1)具有代谢酶和转录辅助因子的双重功能,是脂质代谢的主要调节因子,包括过氧化物酶体增殖激活受体受体(peroxisome增殖物活化受体α,pPARα)。12,13和甾醇调节元件结合蛋白(SREBPs)14,这反过来又调节其他代谢途径,如脂肪酸氧化和新的脂肪生成。作为甘油脂合成的代谢酶,Lipin-1催化从磷脂酸(PA)中去除磷酸基的反应生成二酰基甘油(DAG),而二酰基甘油(DAG)又可根据下游酶的不同而被分解为标记或甘油磷脂的合成。15,16。已确定了脂平-1翻译后修饰的调控机制,包括磷酸化。17乙酰化18。脂-1在某些类型的癌细胞中被异常地上调,它的PAP活性是这些细胞生存所必需的。19,20,21,22。然而,Src与Lipin-1之间的上位性相互作用,以及致癌信号与体内甘油脂合成之间的功能联系,尚不清楚。在本研究中,通过筛选脂-1相互作用蛋白,我们发现Src原癌基因蛋白与脂平-1相互作用并磷酸化。结果表明,Src酪氨酸磷酸化后,Lipin-1的PAP活性显著提高。我们提供了证据表明促有丝分裂生长因子以Src依赖的方式向Lipin-1信号.此外,未磷酸化的Lipin-1不能促进PyVT中自发发展的乳腺癌的生长和转移;LPIN 1−/−老鼠在体内。因此,我们的研究结果表明,高脂甘油合成是Src促肿瘤能力的重要组成部分,它与肿瘤的恶性程度直接相关。

结果

Src磷酸化脂-1在有丝分裂刺激中的作用

为了鉴定潜在的Lipin-1相互作用蛋白,我们首先利用CRISPR/Cas9技术,在乳腺癌起源的MDA-MB-231细胞系中,用标志标记的对应物替换内源性脂平-1(补充图)。1A,b)。标记脂质体-1进行免疫沉淀,然后进行质谱分析.在免疫共沉淀蛋白中,Src蛋白被认为是一种潜在的新的脂-1相关蛋白(补充图).2A,b)。结果表明,野生型mda-mbb-231细胞内源Src与lipin-1共沉淀,而在野生型mda-mb-231细胞中无此作用。LPIN 1-敲除细胞(图1.1A)。我们还对转染Src和Lipin-1的HEK293T细胞进行了共沉淀。2C,d)。体外GST下拉实验表明Lipin-1与Src之间有直接的相互作用。1B和补充图。2E)。有趣的是,Src抑制剂、ski-606和Dasatinib(补充图)减少了这种相互作用.2F,gKD-Src(激酶死亡)和DN-Src(显性阴性)突变体与Lipin-1(补充图1)的相互作用受到很大影响.2H)。相反,明显较高水平的Lipin-1与构成活性形式的Src(Y529F-Src)共同沉淀(补充图).2H)。这些数据表明Src激酶的活性结构或构象对其与Lipin-1的相互作用是必不可少的。

图1:SRC在有丝分裂刺激时直接与脂-1相互作用并磷酸化.

a内源脂-1与Src的相互作用。野生型(WT)和LPIN 1-将KO基因敲除(KO)的MDA-MB-231细胞进行免疫沉淀(IP),然后用抗体标记免疫印迹。总细胞裂解液。b用细菌纯化的His-Lipin-1和GST或GST-Src进行GST-下拉试验,然后进行免疫印迹。c在体外用Src磷酸化脂质体-1。细菌表达的His-Lipin-1与His-WT-Src或His-KD-Src(一种激酶死亡的Src)在激酶分析缓冲液中孵育,然后免疫印迹。d血清或EGF刺激脂-1酪氨酸磷酸化。将MDA-MB-231细胞在无血清培养基中保存4h,然后用或不加EGF、血清或血清加EGF处理30 min。用抗体免疫印迹法分析细胞裂解物。eEGF处理后Src依赖的脂平-1酪氨酸磷酸化增强。Mda-mB-231细胞表达shRNASRC雷尼拉对照组在无血清培养基中维持4h,然后加或不加EGF刺激30 min。免疫沉淀,免疫印迹。磷酸化脂-1与总脂-1比值的定量显示为散点图.P-Tyr-Lipin-1,脂平-1磷酸化酪氨酸.f脂平-1的酪氨酸磷酸化SRC-KOMDA-MB-231细胞与Src重组。EGF孵育30 min后,SRC-KO,MDA-MB-231细胞,稳定表达国旗标记的WT-Src或KD-Src细胞,用抗脂-1抗体进行ip处理.磷酸化脂-1与总脂-1比值的定量显示为散点图.e, f在每个生物复制中量化(n数据为平均值±S.E.m.,普通双向方差,其次为Sidake, f; ***P < 0.001, N.S. not significant. Source data are provided as a Source Data file.

然后我们询问Lipin-1是否是Src的直接磷酸化底物.将Src共转染HEK293T细胞,免疫沉淀(附图)。3A)。如附图所示。3B,只有脂-1,而不是其他酶,是酪氨酸磷酸化。经小牛肠碱性磷酸酶(CIP)处理后,磷酸化酪氨酸(p-Tyr)信号消失(附图).3C)。体外激酶检测证实Src可直接磷酸化脂-1(图1)。1C)。因此,我们研究了生长因子在免疫沉淀后是否会通过与抗磷酸化酪氨酸的总抗体进行免疫印迹来增加Src介导的Lipin-1酪氨酸磷酸化。在血清剥夺的mda-mbb-231细胞中,无论是否加入血清和生长因子(EGF),Lipin-1酪氨酸磷酸化均明显增强,与Src在Tyr 416上的磷酸化增强相一致,这是Src的激活修饰。1(无花果)1D)。EGF、PDGF和IGF-1对乳腺癌细胞的作用效果相似(附图)。三维空间)。表皮生长因子治疗未能提高p-Tyr-Lipin-1在SRC-敲除MDA-MB-231或MDA-MB-468细胞(图).1E和补充图。3I)。此外,Src抑制剂Dasatinib抑制EGF-增加Lipin-1磷酸化(补充图)。3J)。此外,重建SRC-KO细胞与WT-Src,而不是KD-Src,恢复了EGF增强的脂平-1酪氨酸磷酸化(图1)。1F和补充图。3K,l)。这些结果表明,从生长因子到Src的信号可以刺激脂平-1上的酪氨酸磷酸化。

脂平-1酪氨酸磷酸化促进甘油脂合成

为鉴定磷酸化酪氨酸残基,采用质谱法对Src在体外磷酸化的脂-1进行了鉴定。多个磷酸化的候选酪氨酸残基脂-1被确定(补充图)。4A,b)。然后我们创建了突变体,将这些酪氨酸残基单独或组合地转化为苯丙氨酸。结果发现,Lipin-1上Tyr 398、Tyr 413和Tyr 795(3YF)的联合突变在Lipin-1免疫共沉淀中检测到的是Src-催化的p-Tyr信号(图3 YF)。2A-C)。序列比对表明,这些酪氨酸残基在脂-1是高度保守的不同物种(图一)。二维空间和补充图。4C)。然后,我们提出了多克隆抗体,专门识别脂-1磷酸化的三个不同的酪氨酸残基。通过使用这些抗体,我们证实了Lipin-1的三个酪氨酸残基在体外和细胞中确实是以Src依赖的方式磷酸化的(如图所示)。2A,b)。此外,与wt-lipin-1相比,未磷酸化的3yf-lipin-1重新引入LPIN 1-KO或-KD(倒倒)细胞即使在生长因子治疗后也没有显示出多少(如果有的话)p-Tyr信号。2C和补充图。4D,e)。这些数据清楚地表明,Lipin-1是Src的真正底物.考虑到Src家族激酶的潜在功能相似性,我们还研究了其他三个广泛表达的Src家族成员Yes 1、Fyn和Lyn对Lipin-1的影响。我们发现Fyn和LYN也可以磷酸化脂-1,尽管效率要低得多,而Yes 1不能磷酸化Lipin-1(补充图1)。4F).

图2:SRC介导的脂平-1酪氨酸磷酸化对脂平-1的PAP活性和甘油脂的合成是必不可少的.

a脂-1磷酸化位点的鉴定。标记-WT-Lipin-1或其酪氨酸到苯丙氨酸(YF)突变体在HEK293T细胞中与Src共表达或不与Src共同表达。将细胞裂解后,用免疫印迹法进行免疫印迹。b3YF-Lipin-1突变体在体外不能被Src磷酸化.细菌表达他标记的WT-Lipin-1或其3YF突变体与His-Src在激酶分析缓冲液中孵育,然后进行免疫印迹。c3 YF-Lipin-1突变体在EGF刺激的MDA-MB-231细胞中不能磷酸化.LPIN 1-KOMDA-MB-231细胞在无血清培养基中稳定表达WT-Lipin-1或3YF-Lipin-1,然后加入或不加EGF处理。d不同物种Tyr 795侧翼残基的序列比对。箭头指向与人脂-1中Tyr 795残基对应的酪氨酸残基。ePAP活性LPIN 1-WT-Lipin-1或3YF-Lipin-1重组KOMDA-MB-231细胞.细胞在无血清培养基中保存4h,然后用或不加血清或EGF处理,然后用抗国旗免疫沉淀。测定了免疫沉淀标记脂-1的酶活性.f击倒SRC不影响油酸(OA)诱导的脂-1易位到内质网(ER).Mda-mB-231细胞表达shRNASRC雷尼拉对照组在含10%FBS的完整培养基中,用OA或不加OA处理2h,匀浆,超离心收集微粒体组分,免疫印迹。微粒体(MIC)标记物。g哺乳动物细胞中由磷酸甘油合成磷脂的示意图。hDAG、Tag和磷脂合成速率LPIN 1-WT-Lipin-1或3YF-Lipin-1重组KOMDA-MB-231细胞.细胞脂质3提取H标记OA和EGF,薄层色谱(TLC)分离,闪烁计数定量。DAG二酰甘油,标签甘油三酯,PE磷脂酰乙醇胺,PC磷脂酰胆碱,PS磷脂酰丝氨酸。e, h在每个独立实验中量化(n=4)。数据为平均值±S.E.M.;普通双向方差,其次为Tukeye,或者是西达克在h; ***P < 0.001, N.S. not significant. Source data are provided as a Source Data file.

已知mTORC 1通过丝氨酸/苏氨酸磷酸化抑制脂-1的PAP活性。14,23,24。因此,我们测试了mTORC 1介导的磷酸化是否会影响Src介导的脂-1的酪氨酸磷酸化,反之亦然。在胰岛素或EGF刺激条件下,mTOR抑制剂雷帕霉素或Torin 1对Src介导的脂平-1酪氨酸磷酸化没有影响,但mTOR抑制剂能有效地阻断Lipin-1丝氨酸/苏氨酸磷酸化(附图)。5A-f)。同样,Src抑制剂不影响mTORC 1介导的丝氨酸磷酸化(补充图)。5C-f),表明Src和mTORC 1通过独立的机制调节脂-1。

为了研究Src介导的酪氨酸磷酸化对Lipin-1的影响,我们研究了Src磷酸化前后Lipin-1的PAP活性。WT-Lipin-1在正常完整培养液中的酶活性高于3YF-Lipin-1(补充图).6A)。EGF处理或Src过表达增加了WT-Lipin-1的PAP活性。2E和补充图。6A)。相比之下,3YF-Lipin-1对这种刺激没有反应(图1)。2E和补充图。6A)。3 YE-Lipin-1和3YD-Lipin-1是取代Y为E或D的拟突变体,其催化活性与3YF-Lipin-1相似,表明这些取代物不能模拟Src介导的Lipin-1酪氨酸磷酸化(附图)。6A)。然后我们确定了Michaelis常数(Km)Lipin-1的值,发现Src介导的磷酸化可能通过增加Lipin-1与底物PA的结合亲和力来提高Lipin-1的PAP活性。6B)。据报道,脂联蛋白-1对脂肪酸的反应是丝氨酸/苏氨酸脱磷,并从细胞质转移到内质网相关膜,从而发生甘油脂生物合成。17。因此,我们研究了脂肪酸诱导的脂平-1的ER定位是否受Src酪氨酸磷酸化后的影响。研究发现,Src对脂肪酸诱导的脂平-1的ER易位没有影响,提示酪氨酸磷酸化对脂质体-1易位没有影响。2F和补充图。6C,d),但很可能是通过前面所示的乙酰化来实现的。18。这些结果表明Src介导的脂平-1酪氨酸磷酸化主要促进PAP的活性。与蛋白质组学数据一致,表明Lipin-1是乳腺癌标本中的主要PAP。25击倒LPIN 1,但不是它的同义词LPIN 2LPIN 3,几乎取消了乳腺癌细胞的PAP活性(补充图)。6E,f),证实Lipin-1在这些细胞中占PAP活性的绝大部分。

然后,我们研究了src蛋白1酪氨酸磷酸化是否直接影响mda-mb-231和mda-mbb-468细胞的甘油脂合成。3H标记油酸(OA)作为示踪剂。在无血清培养条件下,EGF能显著促进这两株乳腺癌细胞在正常蛋白质丰度时DAG、Tag、磷脂酰乙醇胺(PE)和磷脂酰丝氨酸(PS)的合成。2G,h和补充图。7a,b)。磷脂酰胆碱(PC)合成速率的平均值也可重复增加,而磷脂酰肌醇(PI)的水平下降(可能是由于PA被驱动至DAG,如图所示)。2G),尽管缺乏统计意义(图一)。2H和补充图。7a,b)。Src抑制剂Dasatinib对EGF诱导的甘油脂合成有明显的抑制作用。7C,d)。此外,与wt-lipin-1相比,未磷酸化的3yf-lipin-1在再引入后,其介导EGF诱导Tag和磷脂(PE和ps)合成的能力要低得多。LPIN 1-KO MDA-MB-231细胞或LPIN 1-KD-MDA-MB-468细胞(图1)。2H和补充图。7b)。在正常完全培养基中培养的细胞中,甘油脂合成对Src和脂平-1酪氨酸磷酸化的依赖关系(附图)。7E,f)。具体来说,WT-Lipin-1细胞中Src的耗竭明显阻碍了TAG、PE、PC和PS的合成,而PI的合成则略有增加(补充图1)。7g,hWT-Lipin-1而非非磷酸化3 YF-Lipin-1提高了这些脂类的合成速率。2H和补充图。7b,e,f)。除PAP活性外,Lipin-1还具有转录辅助激活活性,参与了脂肪酸氧化的调控。相反,Lipin-1在脂肪酸氧化中的调节作用不受Src(附图)的影响。7I).

乳腺癌细胞增殖依赖于脂平-1的酪氨酸磷酸化

为了检查src加速的甘油脂合成是否影响细胞增殖,我们首先击倒。LPIN 1SRC在MDA-MB-231和MDA-MB-468细胞中。结果发现,如CCK-8和BrdU试验所示,Lipin-1或Src的降低对细胞增殖有类似的抑制作用(附图)。8a,b)。两种细胞株的非锚定生长也同样依赖于Src和Lipin-1(补充图1)。8C,d)。重要的是,基因敲除引起的增殖阻滞。LPIN 1完全可以通过WT-Lipin-1的重新表达来挽救,而不是3YF-Lipin-1的表达(图1)。3A-c和补充图。8e-h)。此外,脂平-1的耗竭显着地延缓了原位异种移植的肿瘤生长(补充图)。8I-l)。表达3YF-Lipin-1的异种移植物生长明显慢于WT-Lipin-1表达的肿瘤。3D,e和补充图。8m-r)。裸鼠移植瘤的非靶向脂肪酶谱显示,裸鼠体内PA水平显著升高,DAG水平显著降低。LPIN 1-WT-Lipin-1或3YF-Lipin-1重组KOMDA-MB-231细胞(附图)。8s,t和补充数据1)。更重要的是,3YF-Lipin-1对磷脂PE的积累有较强的抑制作用,而对其他磷脂的合成无明显影响(图一)。3F,g,补充图。8U和补充数据1)。为了确定调节Src依赖性细胞生长的是PE的增加还是TAG的增加,乳腺癌细胞被乙醇胺磷酸转移酶-1(EPT-1)减少PE的生物合成。3H和补充图。8V)和/或用DGAT抑制剂PF-04620110(DGAT1抑制剂)和PF-06424439(DGAT2抑制剂)处理,以抑制标记生物合成(附图)。8W)。结果发现,虽然抑制标记生物合成的作用中等,但EPT-1的缺失抑制了MDA-MB-231细胞的增殖,而慢病毒介导的EPT-1的再导入则逆转了这一作用。3I)。击倒组合EPT-1DGAT抑制剂对细胞增殖的抑制作用比EPT-1下调或仅抑制DGAT更有效。3I)。这些结果表明Src介导的Lipin-1磷酸化通过上调磷脂和Tag合成来维持乳腺癌细胞的增殖。

图3:乳腺癌细胞的增殖依赖于脂平-1的酪氨酸磷酸化.

a, bWT-Lipin-1的重新表达,而不是3YF-Lipin-1的表达恢复了乳腺癌细胞的增殖.LPIN 1-Ko MDA-MB-231细胞(a)或mda-mbb-468细胞击倒LPIN 1(LPIN 1-科威特第纳尔)(b)感染空载体(Ctrl)、WT-Lipin-1或3YF-Lipin-1,并保持在含10%FBS的完整培养基中。CCK-8分析(n=4项实验)和BrdU掺入法(n(5)测定活细胞数。(左图)a)ctrl与WT-Lipin-1,*P=0.0168(第3天)、*P < 0.001 (day 4); WT-lipin-1 versus 3YF-lipin-1, ###P < 0.001 (day 4). (Left graph of b)ctrl与WT-Lipin-1,**P=0.0011(第4天);WT-Lipin-1对3YF-Lipin-1,###P < 0.001 (day 4). c软琼脂集落形成试验LPIN 1-KO MDA-MB-231细胞或LPIN 1以WT-Lipin-1,3YF-Lipin-1或空载体为对照,重组KD-MDA-MB-468细胞.细胞在含10%FBS的完整培养基中保存。标尺,5毫米。d异种移植瘤在小鼠体内的生长。裸鼠荷瘤体积LPIN 1以WT-Lipin-1、3YF-Lipin-1或空载体为对照,分别于植入后不同时间测定KOMDA-MB-231细胞。n=6只小鼠/组。Ctrl诉WT-Lipin-1,*P=0.0461(第19天),*P=0.0389(第22天),*P=0.0102(第25天);WT-Lipin-1对3YF-Lipin-1,#P=0.0161(第25天)。e小鼠异种移植瘤的典型图像及肿瘤重量d。标尺,10毫米。n=6只小鼠/组。f, g标签的相对级别(f)和磷脂(g)裸鼠移植瘤LPIN 1-WT-Lipin-1或3YF-Lipin-1重组KOMDA-MB-231细胞.n=9只小鼠/组。脂质组学鉴定的脂类的全部清单可在补充数据中找到1. h哺乳动物细胞甘油-3-磷酸(G-3-P)合成PE和TAG的示意图。i击倒EPT-1或抑制标记合成阻碍乳腺癌细胞的增殖。MDA-MB-231细胞被乙醇胺磷酸转移酶-1(EPT-1DGAT抑制剂PF-04620110(DGAT1抑制剂)和PF-06424439(DGAT2抑制剂)。这个EPT-1KD-MDA-MB-231细胞经HA-EPT-1感染后,保存在含10%FBS的完整培养基中.用CCK-8法测定活细胞数。Ctrl shRNA与DGATi+EPT-1ShRNA,*P=0.0236(第3天)、*P < 0.001 (day 4); ctrl shRNA versus EPT-1ShRNA##P=0.0027(第4天);EPT-1ShRNA与EPT-1ShRNA+HA-EPT-1,P=0.0208(第4天)。a, b, i在每个独立实验中量化。dg每个异种移植瘤量化。数据为平均值±S.E.M.;普通双向方差,其后为Tukey in(左图)ab, i);普通的单向方差,后接Tukey(右图)ab, e);双向方差分析(重复测量)与喷泉-温室校正,然后是图基d双尾未配对学生t-测试f, g. ***P < 0.001, N.S. not significant. Source data are provided as a Source Data file.

脂平-1在小鼠乳腺癌中的酪氨酸磷酸化

接下来,我们利用小鼠乳腺肿瘤病毒启动子/增强子(MMTV-PyVT)方向下表达多瘤病毒中间T抗原的小鼠,研究了脂质体1在肿瘤发生中的作用。据报道,这些小鼠表现出Src多动症。26,27。随着乳腺癌的发展,转基因小鼠乳腺肿瘤中酪氨酸磷酸化脂-1水平升高,与活化的p-Tyr 416-Src水平升高相一致。4A)。为了研究脂类1是否会影响乳腺肿瘤的自发发育,我们杂交了mmtv-pyvt转基因小鼠。LPIN 1+/−小鼠产生PyVT;LPIN 1−/−老鼠。删除LPIN 1用胭脂红明矾染色对乳腺形态发生无影响(附图)。9A)。同时,脂肪酶1缺乏也对肿瘤的发生频率和发病没有明显的影响(附图)。9B-d)。然而,PyVT;LPIN 1−/−小鼠总存活时间明显延长(附图)。9E-g)。14周龄时,PyVT肿瘤总重量显著降低;LPIN 1−/−如Ki-67染色所示,小鼠随着增殖细胞的减少而减少。4B和补充图。9H,i)。此外,与PyVT相比;LPIN 1+/+老鼠,大量增加的PyVT;LPIN 1−/−小鼠要么没有,要么包含较少的肿瘤结节转移到肺表面(如图所示)。4C和补充图。9J,k)。然而,从形式上看,脂平-1的种系缺失也可能影响非肿瘤细胞,进而改变肿瘤的转移。为了澄清这一点,我们移植了WT和LPIN 1-KO MMTV肿瘤细胞分别转化为LPIN 1+/+LPIN 1−/−老鼠。而WT肿瘤细胞则表现出较强的转移潜能。LPIN 1+/+老鼠,LPIN 1-KO肿瘤细胞在两种肿瘤中均有同样低的转移LPIN 1+/+LPIN 1−/−小鼠(附图)9L)。方差分析(ANOVA)显示,宿主基因型决定的肿瘤微环境占转移总方差的8.89%,肿瘤基因型决定的肿瘤细胞内在差异占转移总方差的23.58%(附图)。9L)。这些数据表明,尽管Lipin-1具有细胞自治和微环境效应,但前者在确定肿瘤恶性程度方面起着重要作用。

图4:SRC介导的脂-1磷酸化对小鼠乳腺癌的进展至关重要.

aMMTV-PyVT小鼠10、13和16周乳腺肿瘤提取物的免疫印迹。每条通道代表一只老鼠的蛋白质。b肿瘤重量;LPIN 1+/+ (n=37)和PyVT;LPIN 1−/− (n=34)小鼠。实验小鼠在14周龄时被杀死,然后切除乳腺肿瘤并称重。n=34-37只/组小鼠。c肺转移的多样性。用H&E染色法检测14周龄PyVT细胞的转移多样性;LPIN 1+/+ (n=18)和PyVT;LPIN 1−/− (n=22)小鼠。d肿瘤重量;LPIN 1−/−感染携带腺相关病毒载体(Ctrl)、WT-Lipin-1或3YF-Lipin-1的小鼠.六周大的女性LPIN 1−/−小鼠麻醉后注射1×1011每只脂肪垫AAV的基因组拷贝数,注射后6周,测量这些小鼠的肿瘤重量。n=每组10只小鼠。e静脉注射诱发实验性肺转移的原理图。LPIN 1-从PyVT的自发性乳腺肿瘤中分离出Ko MMTV细胞株;LPIN 1−/−老鼠。1×105LPIN 1-6周龄FVB/N雌性小鼠静脉注射表达gfp(Ctrl)、WT-Lipin-1或3yf-Lipin-1的Ko MMTV细胞。n=19只小鼠为Ctrl或WT-Lipin-1组,n=18只小鼠,3YF-Lipin-1组)。f肺转移的发生率。BAR是有肺转移的小鼠的百分比。g在终点计算肺转移多样性。bd, g数据为平均±S.E.m.;双尾Mann-Whitney检验b, c;单向方差(重复测量),然后是Tukey ind;普通的单向方差,其次是图基g. ***P < 0.001, N.S. not significant. Source data are provided as a Source Data file.

鉴于PyVT肿瘤模型是已知的模仿LumnalB型乳腺癌的模型,我们还测试了Lipin-1在乳腺癌患者来源的异种移植的不同亚型中的作用(PDX,补充数据)。2)。研究发现脂质体-1基因敲除在Lumina A的PDX细胞中(ER)+HER 2),HER 2+三阴性乳腺癌(TNBC)使这些细胞在免疫受损的NOD-SCID雌性小鼠尾静脉注射后转移较少(补充图)。9m-o表明Lipin-1在不同乳腺癌亚型中起着普遍的促恶性作用.

为了研究脂平-1酪氨酸磷酸化对小鼠乳腺肿瘤的影响,我们首先构建了MMTV长端重复序列(MMTV/LTR)启动子驱动的腺相关病毒(AAV),以WT-Lipin-1、3YF-Lipin-1或GFP为对照,命名为AAV-WT-Lipin-1、AAV-3YF-Lipin-1和AAV-ctrl。PYVT乳腺组织;LPIN 1−/−在肿瘤发生前,将这些AAV导入小鼠体内。结果发现,与AAV-3YF-Lipin-1或AAV-对照小鼠相比,注射AAV-WT-Lipin-1小鼠的肿瘤更重,尽管这些组的肿瘤发生情况相似(图1)。4D和补充图。9p,q)。我们接下来分离并设计了PyVT;LPIN 1−/−小鼠来源的自发乳腺肿瘤细胞,无论有没有慢病毒介导的WT-Lipin-1或3YF-Lipin-1的重新表达。然后将这些细胞用于尾静脉注入的实验性肺转移定植实验(如图所示)。4E)。注射表达3YF-Lipin-1的肿瘤细胞的小鼠肺转移率和肺活量明显低于WT-Lipin-1表达或对照瘤细胞的小鼠(见图)。4F,g)。提示脂平-1酪氨酸磷酸化是促进小鼠乳腺肿瘤向恶性肿瘤发展的关键。

Src-Lipin-1轴激活与乳腺癌恶性程度的关系

我们接着分析44例乳腺原发肿瘤手术后即刻处理的src和lipin-1的酪氨酸磷酸化(补充数据)。3)。P-Tyr 795-Lipin-1(Lipin-1在Tyr上磷酸化)信号的强正相关795)和p-Tyr 416-Src。5A-E和补充图。10a,b)。P-Tyr 795-Lipin-1和P-Tyr 416-Src在人乳腺肿瘤中较癌旁正常组织明显升高(图1)。5F,g)。重要的是,p Tyr 795-Lipin-1与肿瘤体积呈正相关,与患者的淋巴结转移水平和临床分期呈显著的线性趋势(图1)。5H和补充图。10C,d)。此外,我们还评估了p-tyr 795-lipin-1与另60例浸润性乳腺癌患者的生存率之间的关系(补充数据)。4)。P-Tyr 795-Lipin-1水平与总生存率和无复发生存率呈显著负相关(图一)。5i,j)。P Tyr 795高水平患者中位生存期缩短约20个月,与低水平患者比较,差异无显着性(图1)。5K和补充图。10E,f)。值得注意的是,在经历过癌症复发的患者中,p Tyr 795高患者的中位复发时间缩短到了p-Tyr 795-低位患者的1/6(上四分位数对下四分位数)或1/3(上半比下半部分)(如图所示)。5L和补充图。10g,h)。这些临床关联表明,Src介导的Lipin-1酪氨酸磷酸化与乳腺癌的恶性程度和预后不良密切相关。

图5:Src-Lipin-1轴在乳腺癌中的激活及其与临床和病理参数的关系。

ad乳腺肿瘤标本及癌旁正常组织中p-Tyr 795-Lipin-1和p-Tyr 416-Src的免疫印迹分析。N肿瘤-邻近正常组织,T肿瘤,P1患者1例。eP-Tyr 795-Lipin-1与p-Tyr 416-Src在乳腺癌中的相关性。计算了p-Tyr 795-Lipin-1与总Lipin-1的比值和p-Tyr 416-Src与总Src的比值.f, g增加p-Tyr 795-Lipin-1(f)和p-Tyr 416-Src(g)人乳腺肿瘤与癌旁正常组织相比。计算磷酸化蛋白与总蛋白的比值。h乳腺癌患者肿瘤大小与p Tyr 795-Lipin-1的相关性研究。计算了p-Tyr 795-Lipin-1与总脂-1的比值.i, j总体存活率之间的相关性(i)或复发的时间(j)和p-Tyr 795-Lipin-1在乳腺癌患者中。采用免疫组织化学免疫反应评分法(IRS)检测P-Tyr 795-Lipin-1水平.k, lP Tyr 795-Lipin-1高组患者总体生存率或无复发生存率的Kaplan-Meier生存曲线降低。采用免疫组织化学IRS法检测P-Tyr 795-Lipin-1水平,中位分为上半叶和下半段。f, g数据中位数采用四分位数区间,双尾Mann-Whitney检验;e, h, i, j皮尔逊氏相关性;k, l用对数秩(Mantel&Cox)检验进行分析。***P < 0.001. Source data are provided as a Source Data file.

讨论

Src由多种外部信号或自身突变及其上游调控物(如EGFR)激活。28。据报道,在一组癌细胞中,脂滴与Src水平呈正相关。29。越来越明显的是,肥胖会影响多种恶性肿瘤的发病率和死亡率。30,31,32。据估计,肥胖女性患乳腺癌的风险比体重指数正常的女性高出50%以上。33。肥胖的人往往与更大的肿瘤大小,更多的淋巴结阳性,和更低的存活率有关。29,33,34。肥胖和癌症风险之间的关联尤其与乳腺癌相关,因为乳腺癌周围都是脂肪组织。35,36。过多的脂肪组织伴随着多种局部变化,包括脂质代谢改变、激素水平改变、炎症(形成微环境)以及改变生理的全身变化。35,37。重要的是,据估计,40-70%与癌症发展相关的遗传因素与肥胖密切相关,包括那些参与脂质代谢的因素,如LPIN 1,激素敏感脂肪酶利佩脂肪酸合成酶FASN12,38,39.

由于HER 2可降低表皮生长因子(EGF)与表皮生长因子受体(EGFR)的解离率,导致EGFR更强、更长时间的激活,因此我们认为EGF与Src活化的HER 2分支类似。相反,胰岛素40瘦素41这也激活Src与肥胖微环境密切相关(补充图)。10I)。与EGF不同,胰岛素和瘦素在Src激活中的作用与HER 2无关。胰岛素和EGF一样刺激src,因为激活的胰岛素受体稳定src家族酪氨酸激酶的激活环。42,43。Leptin还能刺激Src和随后的Lipin-1,这与有关实验性高瘦素血症与Src活化有关的报道一致。44,45。此外,炎性脂肪因子如肿瘤坏死因子-α和白细胞介素-6也参与通过不同细胞类型的Toll样受体激活src家族激酶。46。此外,在微环境中肥胖通常会增加的脂肪酸本身的丰富程度可能有助于肿瘤的发展。35,37。脂肪酸结合蛋白(Fabps),其作用是溶解各种脂肪酸,并协调它们在细胞内的转运。47,48最近有报道称肥胖和乳腺癌之间有一种新的联系。49,50,51,52。外源脂肪酸进入癌细胞后,不仅可以作为有效的能量产生营养素,还可以作为辅助信号信使,协调调控致癌过程的信号转导级联。6。例如,饱和脂肪酸改变了Src的膜分布,导致它分裂成胞内膜子结构域,在那里被激活。53。Src介导的脂肪生成增加可能与乳腺癌有关。根据癌症(宇宙)的体细胞突变目录,SRC在18.84%的乳腺癌病例中升高,在所有Src-家庭成员中上升率最高。54。虽然单是Src点突变和基因扩增并不常见,但在13%的乳腺癌患者中,发现所有Src家族成员的总变异率(其中大部分为基因扩增病例),其总生存期短于未发生这些改变的患者(CBioPortal For CancerGenology)。与这些数据相一致,我们发现在人乳腺肿瘤中Src的激活磷酸化和Src介导的脂平-1酪氨酸磷酸化明显高于邻近正常组织。此外,我们还发现Src-Lipin-1轴的激活与肿瘤的恶性程度和预后较差密切相关。值得注意的是,我们发现与Src不同,Yes 1不磷酸化Lipin-1,这表明SRC-家庭成员在功能上不是多余的,这与先前的一项研究一致,表明c-src-或c-yes-缺乏症对小鼠乳腺肿瘤有不同的影响。27.

在本研究中,我们通过促进脂质合成,证明了脂多糖-1在引起乳腺癌恶性肿瘤中的内在作用。然而,本研究中仍有一个问题是,非肿瘤细胞中的Lipin-1是否也发挥作用,形成有利于转移的微环境。我们发现,wtmtv肿瘤细胞的转移潜能在LPIN 1−/−小鼠相比较LPIN 1+/+脂质体-1的非肿瘤效应对小鼠转移的影响占总变异量的8.89%.可以想象,在邻近的非肿瘤细胞中存在或不存在Lipin-1会产生不同的成分,从而改变癌细胞与非癌细胞之间的接触或癌细胞与细胞外基质之间的接触。

总之,原癌基因是值得注意的。SRC除了刺激促有丝分裂信号级联引起肿瘤外,它还在重组脂质代谢中发挥直接作用,使细胞在增殖和转移方面具有优势。


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