G3BP1在EMT介导的乳腺癌转移中的作用及其机制研究

In recent years, breast cancer is the most common malignancy and the leading cause of cancer mortality in women worldwide. Cancer cells invading surrounding tissues and metastasizing to distal organs followed by formation of secondary tumors result in the most breast cancer death. Epithelial Mesenchymal Transition (EMT) plays an important role in breast cancer cell invasiveness. In the previous study, our results showed that G3BP1 was involved in EMT process. Knockdown of G3BP1 increased epithelial markers expression and decreased mesenchymal markers in MDA-MB-231 breast cancer cells. Our preliminary data first showed that G3BP1 interacted with smad2, smad3 and smad4. We thus hypothesized that 1) G3BP1 is associated with EMT process, and plays an important role in breast cancer metastasis; 2) G3BP1 interact with smad and is involved in smad signaling pathway and regulate the cell migration and invasion ability; 3) G3BP1 is an important biomarker for breast cancer metastasis. We will figure out G3BP1 interact with which smad and with which domains, and reveal the cellular functions and molecular mechanisms of G3BP1 in EMT process. Thus, this study will provide evidence in support of G3BP1 as a prognostic biomarker for breast cancer metastasis and a potential therapeutic target.

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一，而肿瘤转移与复发是乳腺癌病人死亡的主要原因。EMT（上皮间质转化）过程在乳腺癌转移过程中具有重要作用。本课题前期工作首次发现G3BP1 参与了EMT过程，用siRNA下敲乳腺癌细胞中G3BP1可上调上皮细胞标志物表达，下调间质细胞标志物表达，从而抑制细胞的侵袭迁移能力。研究首次发现G3BP1能够与smads相互作用。因此，本研究拟提出以下假设:1）G3BP1 参与EMT过程，并在乳腺癌转移过程中具有重要作用；2）G3BP1 通过与smad相互作用来调控smads活性，从而调控癌细胞的侵袭迁移能力；3）G3BP1是乳腺癌转移的重要分子标记物。本研究将确定G3BP1与smads的相互作用以及具体的相互作用区域，阐明G3BP1在smad信号通路中的作用，解析G3BP1在EMT过程中的作用机制，为发现新的乳腺癌转移分子标志物和抗肿瘤药物靶标提供理论依据。

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一，而肿瘤转移与复发是乳腺癌病人死亡的主要原因。EMT（上皮间质转化）过程在乳腺癌转移过程中具有重要作用。我们首次发现G3BP1参与调控了乳腺癌EMT过程，并且高表达G3BP1促进了EMT过程，而下敲G3BP1则能抑制EMT的过程。高表达G3BP1能够显著提高TGFβ引起的smad信号通路的活化。反之，下敲G3BP1后能够抑制TGFβ引起的smad信号通路活化。进一步，我们采用siRNA干扰slug发现，下敲slug就能够逆转G3BP1引起的EMT过程。G3BP1能够与smad复合物相互作用。我们采用siRNA分别下敲smad2, smad3和smad4，观察下敲后对G3BP1相互作用的影响。我们发现，下敲smad2后能够阻断G3BP1与其他smad的相互作用，下敲smad3或smad4后不影响G3BP1与其他smad的相互作用。这个结果确认了G3BP1通过直接与smad2相互作用，从而调控smad活性。通过分别干扰samd2, smad3和smad4, 我们发现，下敲smad3能够逆转G3BP1引起的EMT过程。进一步，我们构建了G3BP1稳定下敲的4T1细胞株，我们发现下敲G3BP1之后能够显著抑制4T1细胞的转移侵袭能力，抑制EMT过程。在体内实验中，我们将4T1细胞原位移植到小鼠乳垫上，构建了小鼠乳腺癌转移的原位模型。通过小动物活体成像仪我们发现，4T1细胞具有很强生长和侵袭性，在对照组我们看到了大量的肺转移，而G3BP1稳定下敲的4T1细胞株具有较弱的生长和侵袭力，几乎看不到有转移灶出现。至此，我们已经形成了一条完整的证据链，G3BP1通过直接与smad2相互作用调控smad复合物活性，从而提高EMT相关的转录调控因子，尤其是slug的表达，从而诱导EMT过程。同时我们用靶向G3BP1的多肽药物GAP161处理细胞后发现，GAP161也能够抑制smad信号通路，从而从侧面证明了G3BP1在调节smad信号通路的中的重要作用。这些结果证明G3BP1通过调节smad信号通路来参与调节EMT过程，并且G3BP1能够调控TGFβ诱导的smad信号通路，从而影响TGFβ诱导的EMT。靶向G3BP1的多肽药物GAP161是一个潜在的抗肿瘤转移的多肽药物。