Anxa2介导IL-6诱导的SHP2/Erk和JAK2/STAT3信号通路激活并促进乳腺癌细胞上皮间质转化的分子机制研究

Epithelial-Mesenchymal Transition (EMT) induced by interleukin 6 (IL-6) plays a critical role in facilitating breast cancer progression and metastasis. IL-6 exerts its biological activities by activating SHP2/ERK and JAK/STAT3 signaling pathways. It has been established that activation of SHP2 results in inhibition of JAK2/STAT3 signaling cascade. However, our previous results found that constitutive activation of SHP2/ERK and JAK/STAT3 signaling during EMT induced by IL-6 in human breast cancer cells. Further studies showed that Anxa2 as a novel binding protein of both STAT3 and SHP2 in breast cancer cells. In addtion, down-regulation of Anxa2 by siRNA impaired activation of SHP2/ERK and JAK/STAT3 signaling and inhibited IL-6 induced EMT of breast cancer cells, suggesting that Anxa2 is required for IL6 induced EMT in human breast cancer cells. We hypothesize that Anxa2 up-regulation modulates the balance of the SHP2/ERK and JAK/STAT3 pathways and promotes EMT of breast cancer. In this study, we plan to use immunofluorescence, co-immunoprecipitation and chromatin immunoprecipitation methods and in vivo SCID mouse model to investigate the effect of expression level and phosphorylation status of Anxa2 on the activation of JAK2/STAT3 and SHP2/Erk pathway during EMT induced by IL-6. Our study will further reveal the mechanism of EMT induced by IL6 in breast cancer cells.

白细胞介素6（IL-6）在诱导上皮间质转化（EMT）并促进乳腺癌进展和转移中起关键作用。IL-6主要通过激活SHP2/Erk和JAK2/STAT3信号通路来发挥作用，通常情况下SHP2的激活会抑制STAT3信号通路。然而我们前期研究发现IL-6诱导EMT的发生伴随着两条通路的同时激活，进一步研究发现Anxa2与SHP2和STAT3存在相互作用，下调Anxa2的表达可以明显抑制这两条信号通路的激活以及乳腺癌细胞EMT的发生，从而初步证实Anxa2参与了IL-6诱导的乳腺癌细胞EMT。本研究拟利用Anxa2不同表达水平和不同活性状态的细胞模型，采用免疫共沉淀、免疫荧光、染色质免疫沉淀和乳腺癌转移小鼠模型等多种实验方法，进一步阐明Anxa2与SHP2或者STAT3的相互作用模式，揭示Anxa2介导SHP2/Erk和JAK2/STAT3这两条信号通路同时激活以及乳腺癌细胞EMT发生的分子机制。

白细胞介素 6（IL-6）在包括乳腺癌在内的多种肿瘤中表达上调，而且与患者预后不良有关，但是分子机制不明。本次研究发现：外源性或内源性IL-6均可以促进乳腺癌细胞的体外迁移侵袭和在小鼠体内的转移能力；IL-6能够诱导乳腺癌细胞形态发生类成纤维细胞样改变，上皮标志性蛋白E-cadherin表达下降，间质细胞相关转录因子Slug表达增高等EMT样改变；随后发现Anxa2在乳腺浸润性导管癌组织中表达上调，且其表达水平与E-cadherin呈负相关；而敲减Anxa2的表达可以诱导乳腺癌细胞发生类MET改变，同时细胞的体外迁移侵袭能力和小鼠体内转移能力呈现显著减弱，证实Anxa2与乳腺癌细胞的EMT存在密切联系。机理研究发现：敲减Anxa2显著抑制乳腺癌细胞中STAT3的磷酸化和核转位的发生，说明Anxa2是介导STAT3活化的关键分子。基于CheckMate™/Flexi®的哺乳动物双杂交系统证实Anxa2与STAT3之间存在直接的相互作用。免疫共沉淀实验发现Anxa2的N端能同时结合STAT3的N端或C端，但是Anxa2的C端只能与STAT3的C端相互作用；随后应用模拟不同磷酸化状态的Anxa2突变体，发现Anxa2的酪氨酸磷酸化能够增强其与STAT3的结合促进后者的活性，从而上调MMP-2/9的表达并促进乳腺癌细胞的EMT，增强了乳腺癌细胞的侵袭转移能力。相应的，敲减STAT3可以诱发乳腺癌细胞发生MET，同时抑制癌细胞的体外侵袭和体内转移能力。此外，本课题组还发现，敲减SHP2也能够显著抑制乳腺癌细胞的体外侵袭和体内转移能力，同时SHP2敲减细胞中E-cadherin的表达呈上升趋势，而且IL-6诱导乳腺癌细胞的EMT也受到抑制，说明SHP2参与了乳腺癌细胞EMT的发生。进一步在SHP2敲减的细胞中，恢复表达野生型SHP2或模拟磷酸酶活性的两种SHP2的突变体均能够能够恢复癌细胞的迁移和侵袭能力，而失磷酸酶活性的突变体则没有这种作用，说明SHP2促进细胞侵袭转移和EMT的这种作用与其磷酸酶活性有关。综上所述，我们揭示了Anxa2介导SHP2/Erk和JAK2/STAT3 这两条信号通路激活并促进乳腺癌细胞 EMT发生的分子机制，同时这些结果也表明抑制SHP2或STAT3信号通路的激活有可能成为一种治疗转移性肿瘤的新策略。