MUC4独有结构域NIDO、AMOP及vWD在胰腺癌特征性肿瘤学行为中的作用及机制研究

MUC4, one of membrane-bound mucins, is the specific molecule of pancreatic cancer (PC) which consists of a number of domains. Among all the membrane-bound mucins, MUC4 is the only one found to contain NIDO, AMOP and vWD domains. Our previous study showed that NIDO was associated with metastasis and anti-apoptosis of PC. After combining preliminary experiments and assay of molecular interaction with computer technology, we hypothesize that the three conservative and specific domains of MUC4 induce metastasis and perineural invasion of PC, which seem to be two significant features of PC, via interacting with extracellular matrix and/or cell surface molecules in the microenvironment of PC. This project is intended to validate the hypothesis and investigate the underlying mechanisms by means of deletion mutant, co-immunoprecipitation, QCM, microarray, animal models of PNI, vital fluorescence imaging etc. This study will provide deeper insights into the function of MUC4 and its specific domains, and contribute to finding the therapeutic target of PC based on underlying mechanisms, which is of great significance for the improvement of PC prognosis.

膜结合型粘蛋白MUC4是胰腺癌特异性分子，由多个功能结构域组成。其中NIDO、AMOP和vWD是在所有膜结合型粘蛋白中唯MUC4所独有的结构域。本课题组前期工作表明， NIDO区与胰腺癌细胞的抗凋亡功能及侵袭转移密切相关。在用计算机模拟研究分子之间相互作用和预实验的基础上，我们提出"MUC4独有的保守而重要的三个结构域可能通过与肿瘤微环境中的基质蛋白、细胞表面分子的相互作用，介导胰腺癌特征性肿瘤学行为-转移和嗜神经浸润"。本项目将立足前期基础，应用缺失突变、免疫共沉淀、石英晶体微量天平、基因芯片、体内体外胰腺癌神经浸润模型、活体成像等技术证明此假说，并阐明其相关分子机制，从而深化对MUC4及其独特结构域功能的认识，为寻找并阻断胰腺癌转移及复发的特异性靶点奠定基础，对改善胰腺癌的预后具有重要意义。

膜结合型粘蛋白MUC4是胰腺癌特异性分子，由多个功能结构域组成。其中NIDO、AMOP和vWD是在所有膜结合型粘蛋白中唯MUC4所独有的结构域。本项目在证明MUC4/Y可以作为研究胰腺癌细胞中MUC4功能的模式分子的基础上，构建与筛选了3个独有结构域分别缺失体和三者协同缺失体的稳转胰腺癌细胞株，解决了“因为基因片段超长，无法过表达”而导致的限制MUC4分子及其独有结构域功能研究的瓶颈问题。通过建立神经浸润的体内外模型、系列体内外功能实验、转录组水平的二代测序技术和生物信息学分析、多层面的验证实验，发现并证明：1）MUC4通过激活HER2-FAK-SRC途径，促进E-cadherin和beta-catenin的解离，使beta-catenin入核，促胰腺癌生长、转移和血管生成；2）通过MUC4/HER2/AKT/NF-Κb/NTN-1/netrin-1和MUC4/HER2/pFAK/pSrc/ pJNK/MMP9两条途径促进胰腺癌嗜神经浸润；3）MUC4(MUC4/Y)可触发胰腺癌恶性功能相关的正反馈回路，以形成有利于肿瘤发生进展的微环境；4）AMOP与胰腺癌的肿瘤血管形成及转移的恶性生物学行为密切相关；5）3个独有结构域（NIDO、AMOP、vWD）的协同体对MUC4/Y触发的正反馈回路的作用最大；6）vWD通过影响C端的多个EGF样结构域的空间折叠来发挥改变MUC4的EGF区与EGFR受体分子间的中枢信号传递作用，在胰腺癌恶性生物学行为（抗凋亡、转移、嗜神经浸润等）中起作用。因此，通过缺失独有结构域NIDO、AMOP或vWD，或者阻断三者的协同作用，可逆转MUC4分子的促胰腺癌恶性进展的功能。本项目对于认识MUC4及其独特结构域功能，为寻找并阻断胰腺癌转移及复发的特异性靶点奠定基础，对改善胰腺癌的预后具有重要意义。