BCAP31在内质网应激中的转录激活及其促进乳腺癌转移的分子机制研究

ER stress induced by tumor microenvironment, marked with low oxygen, nutrients deprivation and protein synthesis disorders, plays a critical role in tumor development and metastasis. Previously, by proteomic technology we found that expression of BCAP31 was upregulated both in breast cancer cells under ER stress and in highly metastatic breast cancer cells. Furthermore, overexpression of BCAP31 were preliminarily proved to promote breast cancer metastasis. In present study, the effect of BCAP31 on breast cancer metastasis will be further studied by cellular assays, animal experiments and clinical investigation. Mechanisms of BCAP31 promoting breast cancer metastasis will be further investigated by IP-mass, RNA-seq and gene array. Additionally, dysregulation of its upstream signaling by ER stress will be explored through ChIP assay, luciferase reporter gene assay and bioinformatics. Moreover, Diagnostic and therapeutical role of BCAP31 in breast cancer will be evaluated. The prognosis value of BCAP31 expression in breast cancer and its association with subtypes of breast cancer, lymph node metastasis and survival rate will be studied. Overall, our study will address the mechanisms underlie the dysregulation of BCAP31 and its role in breast cancer metastasis, uncover novel molecular targets to prevent breast cancer metastasis, and establish a practical role in guiding clinical treatment in breast cancer.

肿瘤微环境诱导的内质网应激与肿瘤的生长和转移密切相关。本课题前期实验分别在内质网应激模型和高、低转移性细胞模型中，通过蛋白质组学技术筛选到内质网应激过程中被激活的BCAP31蛋白，预试验证实BCAP31能够显著促进乳腺癌转移。本课题拟在前期工作基础上，采用细胞、动物及临床标本等实验进一步明确BCAP31在乳腺肿瘤转移中的作用；采用IP-mass、RNA-seq、基因芯片等技术揭示BCAP31作用的靶基因及其调控乳腺癌转移的具体机制；采用生物信息学、报告基因、ChIP等技术揭示内质网应激上调BCAP31表达的机制；确定BCAP31在乳腺癌诊治中的临床意义，探索BCAP31上下游信号通路与乳腺癌类型、淋巴结转移、病人生存率等指标之间的临床规律。本课题有助于全面揭示BCAP31的转录激活及其促进乳腺癌转移的分子机制，有助于发现乳腺癌转移过程中新的分子靶点，对于指导临床治疗乳腺癌具有实际的应用价值

内质网蛋白质加工通路的持续激活是恶性肿瘤进展的关键因素。对三阴性乳腺癌而言，其内质网的负荷相较其他类型的乳腺癌更为严重，内质网稳态的失调及蛋白质加工通路的激活水平更强。.在本研究中，我们着眼于内质网蛋白加工处理通路中的相关基因，通过对该通路的基因筛选获得三阴性乳腺癌的独立调控因子和潜在的治疗靶点。利用功能性RNAi干扰库及临床预后相关性数据，我们确认了内质网蛋白BCAP31为主要的研究对象。细胞功能研究显示，在三阴性乳腺癌/Basal-like类型乳腺癌细胞株中敲低BCAP31基因的表达可以显著地抑制乳腺癌细胞的细胞活力、迁移能力、侵袭能力和克隆形成能力。而敲低再过表达B细胞受体相关蛋白31（B cell receptor associated protein 31，BCAP31）基因可以明显恢复乳腺癌细胞的上述能力。对常用细胞株的检测显示，三阴性乳腺癌/Basal-like类型乳腺癌细胞株中BCAP31基因的表达水平显著高于Luminal类型的乳腺癌细胞。由于三阴性乳腺癌/Basal-like类型乳腺癌具有干细胞表型，且前期文献报道干细胞转录因子具有结合BCAP31启动子区域的特性。我们进一步研究了干细胞转录因子能否在乳腺癌细胞中结合BCAP31基因启动子并启动其转录。我们的研究结果显示干细胞相关转录因子KLF4、MYC、OCT4、SOX2可以直接激活BCAP31基因启动子。在进一步探索BCAP31基因的促三阴性乳腺癌机理研究中，我们利用免疫沉淀和质谱鉴定的方法对BCAP31的相互作用蛋白进行了梳理。结果显示EGFR可能是BCAP31的相互作用蛋白。在验证了二者的相互作用后，我们确认了BCAP31对EGFR信号转导通路的影响并确定BCAP31参与配体非依赖的EGFR 845位酪氨酸磷酸化途径的激活及下游AKT通路的活化。在机制研究中，我们发现BCAP31对配体非依赖的EGFR 845位酪氨酸磷酸化途径的激活作用与EGFR自身的激酶活性无关，且BCAP31并不影响乳腺癌细胞中EGFR mRNA的水平；蛋白质合成抑制剂并不影响BCAP31对配体非依赖的EGFR 845位酪氨酸磷酸化途径的激活作用。最终，我们发现BCAP31可以促进乳腺癌细胞株细胞表面EGFR的表达水平。这些研究证实了BCAP31是一种三阴性乳腺癌的特异性促癌因子，且其参与配体非依赖的EGFR激活途径。