基于PDB文件1b2i利用PyMOL構(gòu)建的纖溶酶原的結(jié)構(gòu)示意圖,，圖片來自維基共享資源。
來自美國(guó)斯克里普斯研究所的一個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞擴(kuò)散到距離較遠(yuǎn)的器官時(shí)它們經(jīng)常使用的存活策略的關(guān)鍵性組分。這一發(fā)現(xiàn)可能導(dǎo)致人們開發(fā)出抑制腫瘤患者身上發(fā)生的腫瘤轉(zhuǎn)移的藥物,。這些研究結(jié)果在線發(fā)表在Oncogene期刊上,。
從原發(fā)性腫瘤中脫離出來的細(xì)胞能夠到達(dá)血液的陌生環(huán)境或者新的器官,，它在正常條件下能夠被一種已知為凋亡的過程所破壞,。但是高水平表達(dá)某種細(xì)胞表面蛋白的腫瘤細(xì)胞不發(fā)生凋亡，而且極大地加強(qiáng)它們?cè)诰嚯x較遠(yuǎn)的器官中定植的能力,。直到現(xiàn)在，這種蛋白如何阻斷凋亡和促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移一直是個(gè)秘密,。
斯克里普斯研究所教授James P. Quigley說,，“我們?cè)谶@項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)并不是這種蛋白的表達(dá)增加而是蛋白裂解酶對(duì)這種蛋白的切割保護(hù)腫瘤細(xì)胞。在腫瘤細(xì)胞中,，這種切割引發(fā)阻止細(xì)胞凋亡的信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng),。”Quigley是這項(xiàng)研究的主要研究員。
Quigley實(shí)驗(yàn)室研究員Elena I. Deryugina是這篇研究論文的通訊作者,。他說,，“我們認(rèn)為抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的一個(gè)明智策略就是使用結(jié)合到這種細(xì)胞表面蛋白切割位點(diǎn)的抗體或小分子藥物阻斷它被切割。”
與腫瘤患者較差治療結(jié)果相關(guān)聯(lián)的蛋白
這項(xiàng)研究的核心是一種稱作CUB結(jié)構(gòu)域包含蛋白1(CUB Domain Containing Protein 1, CDCP1)的細(xì)胞表面蛋白,。2003年,，Quigley實(shí)驗(yàn)室博士后研究員John D. Hooper發(fā)現(xiàn)并且共同命名CDCP1為一種“消減免疫轉(zhuǎn)移抗原(Subtractive Immunization Metastasis Antigen)”，也發(fā)現(xiàn)它在容易發(fā)生轉(zhuǎn)移的人腫瘤細(xì)胞表面高度表達(dá),。
Quigley實(shí)驗(yàn)室和其他實(shí)驗(yàn)室不久也發(fā)現(xiàn)額外證據(jù)表明CDCP1在腫瘤細(xì)胞能夠發(fā)生轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮關(guān)鍵性作用,。臨床研究表明CDCP1在多種腫瘤類型中存在，而且它的存在跟患者較差的治療結(jié)果有關(guān)聯(lián),。2009年,，Deryugina和Quigley報(bào)道，當(dāng)CDCP1在腫瘤類似細(xì)胞中表達(dá)時(shí),，它強(qiáng)烈地促進(jìn)它們?cè)谛陆M織中定植,，以及在Quigley實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的單克隆抗體顯著性地阻斷CDCP1誘導(dǎo)的腫瘤定植(tumor colonization)。2010年,，Hooper在一項(xiàng)細(xì)胞培養(yǎng)物研究中報(bào)道細(xì)胞膜上的大多數(shù)CDCP1蛋白能夠被絲氨酸蛋白酶切割,。這種切割事件似乎通過一種稱作酪氨酸磷酸化的過程導(dǎo)致CDCP1內(nèi)部片段的生化活化，在這種情形中涉及與癌癥關(guān)聯(lián)的蛋白Src,。
Deryugina說,，“但是在活著動(dòng)物中缺乏證據(jù)表明CDCP1在生化上與阻斷腫瘤細(xì)胞凋亡和成功轉(zhuǎn)移存在關(guān)聯(lián)。”
在這項(xiàng)新研究中,，Deryugina和包括第一作者Berta Casar在內(nèi)的同事們著手發(fā)現(xiàn)這些證據(jù),。
搜索證據(jù)
Hooper給斯克里普斯研究所科學(xué)家提供轉(zhuǎn)化的人胚胎性腎細(xì)胞(human embryonic kidney cell, HEK)，其中HEK細(xì)胞自然條件下不表達(dá)CDCP1,，但是人們可以迫使它表達(dá)CDCP1基因,。Casar和 Deryugina將這些表達(dá)CDCP1的HEK細(xì)胞注射進(jìn)雞胚胎中，然后發(fā)現(xiàn)在這些HEK細(xì)胞上的CDCP1蛋白開始被駐留酶(resident enzyme)切割為較短形式的蛋白。96小時(shí)之后,，他們檢測(cè)不到全長(zhǎng)的切割前的蛋白,。表達(dá)CDCP1的HEK細(xì)胞的存活可能性是不表達(dá)CDCP1的對(duì)照HEK細(xì)胞的4倍。他們利用表達(dá)突變的未切割形式的CDCP1蛋白的HEK細(xì)胞也獲得同樣的結(jié)果,。這個(gè)斯克里普斯研究所研究小組然后在含有表達(dá)CDCP1蛋白的人前列腺癌細(xì)胞的活著動(dòng)物中開展實(shí)驗(yàn)表明絲氨酸蛋白酶切割CDCP1是促進(jìn)腫瘤細(xì)胞存活的關(guān)鍵事件,。Casar說，“當(dāng)我們使用我們獨(dú)特的抗CDCP1抗體或者加入選擇性抑制絲氨酸蛋白酶的化合物阻斷CDCP1切割時(shí),，CDCP1沒有發(fā)生切割,，而且表達(dá)CDCP1的癌細(xì)胞幾乎喪失了在雞胚胎組織中的定植能力。”
Casar和Deryugina也證實(shí)在活著動(dòng)物中切割CDCP1通過涉及與癌癥關(guān)聯(lián)的蛋白Src和PKCδ的酪氨酸磷酸化的方式導(dǎo)致該蛋白內(nèi)部片段的生化活化,，隨后激活下游的抗凋亡蛋白Akt和抑制介導(dǎo)凋亡的酶(apoptosis-mediating enzyme),。研究小組在多種實(shí)驗(yàn)設(shè)置條件下證實(shí)了這些結(jié)果，包括測(cè)試腫瘤細(xì)胞在小鼠肺部定植以及測(cè)試抗Src藥物達(dá)沙替尼(Dasatinib)阻斷Src信號(hào)傳導(dǎo),。
斯克里普斯研究所科學(xué)家的另一個(gè)關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)表明在轉(zhuǎn)移性腫瘤細(xì)胞中纖溶酶(plasmin)---一種稀釋血栓(blood-clot-thinning)的絲氨酸蛋白酶---是CDCP1蛋白的主要切割者,。在缺乏纖溶酶前體分子纖溶酶原(plasminogen)的小鼠中，表達(dá)CDCP1的腫瘤細(xì)胞不發(fā)生CDCP1切割,，而且它們?cè)诜尾拷M織中幾乎喪失了存活能力,。
大有希望的腫瘤治療策略
從腫瘤中脫離的腫瘤細(xì)胞通過血液流動(dòng)旅行到距離較遠(yuǎn)的器官，因此它們使用血液中大量存在的酶如纖溶酶作為存活促進(jìn)劑是有道理的,。Quigley說,，“人們長(zhǎng)期就知道纖溶酶跟癌癥存在關(guān)聯(lián)。不幸的是,，它在稀釋血栓中發(fā)揮如此重要的功能以致于癌癥患者使用纖溶酶抑制藥物可能是弊大于利,。”
Deryugina說，“使用抗體或者其他的CDCP1結(jié)合分子阻斷CDCP1切割似乎是一種更加有希望的腫瘤治療策略,。”她和Casar正在研究這種策略,。
這篇論文的其他共同作者是Hooper實(shí)驗(yàn)室的Yaowu He和Mary Iconomou。(生物谷：towersimper編譯)
doi:10.1038/onc.2011.555
PMC:
PMID:
Blocking of CDCP1 cleavage in vivo prevents Akt-dependent survival and inhibits metastatic colonization through PARP1-mediated apoptosis of cancer cells
B Casar, Y He, M Iconomou, J D Hooper, J P Quigley and E I Deryugina
The CUB domain-containing protein-1 (CDCP1) is a transmembrane molecule that has recently been implicated in cancer progression. In this study we have established a novel mechanism for initiation of CDCP1-mediated signaling in vivo and demonstrated that specific 13570-kDa processing of cell-surface CDCP1 by extracellular serine proteases is a prerequisite for CDCP1-dependent survival of cancer cells during metastasis. The in vivo cleavage of CDCP1 triggers a survival program involving recruitment of Src and PKCδ, Src-mediated phosphorylation of cell-surface-retained 70-kDa CDCP1, activation of Akt and suppression of PARP1-induced apoptosis. We demonstrate in vivo that phosphorylated Src, PKCδ and Akt all constitute activated elements of a CDCP1-signaling axis during tissue colonization of tumor cells. Preventing in vivo cleavage of CDCP1 with unique anti-CDCP1 antibodies, serine protease inhibitors or genetic modulation of the cleavage site in the CDCP1 molecule completely abrogated survival signaling associated with the 70-kDa CDCP1, and induced PARP1 cleavage and PARP1-mediated apoptosis, ultimately resulting in substantial inhibition of tissue colonization by tumor cells. The lack of CDCP1 cleavage in the lung tissue of plasminogen-knockout mice along with a coordinated reduction in tumor cell survival in a lung retention model, and importantly rescue of both by in vivo supplied plasmin, indicated that plasmin is the crucial serine protease executing in vivo cleavage of cell-surface CDCP1 during early stages of lung colonization. Together, our findings indicate that in vivo blocking of CDCP1 cleavage upstream from CDCP1-induced pro-survival signaling provides a potential mechanism for therapeutic intervention into metastatic disease.
