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远处转移和复发是乳腺癌患者死亡的主要原因,因此对于乳腺癌转移调控机制的研究具有重要意义。Exo70是胞外分泌复合体Exocyst的关键亚基,通过促进细胞伪足形成和基质金属蛋白酶分泌,在肿瘤迁移和侵袭过程中发挥重要的调控作用。然而,对Exo70的功能调节机制目前报道较少。丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶ULK1的表达水平与乳腺癌淋巴结转移状况呈负相关,提示ULK1可能参与调控乳腺癌转移过程,但其具体作用及分子机制目前尚不清楚。本论文研究发现,多株人乳腺癌细胞中内源ULK1表达水平与其转移能力呈负相关。过表达ULK1可显著抑制高转移乳腺癌细胞的迁移和侵袭能力,且这一作用依赖于ULK1的激酶活性;反之,低转移乳腺癌细胞中敲低ULK1可显著促进其迁移和侵袭能力。进一步的机制研究中,我们发现并鉴定了激酶ULK1的新底物——肿瘤转移调控蛋白Exo70。ULK1与Exo70在乳腺癌细胞中共定位,且ULK1能够直接结合并磷酸化Exo70。我们进而发现Exo70介导了 ULK1对乳腺癌转移的抑制作用,提示ULK1可能通过磷酸化Exo70来抑制乳腺癌细胞的迁移和侵袭。通过磷酸化质谱鉴定、ULK1底物保守序列比对、磷酸化位点失活突变、细胞内及体外磷酸化实验,我们确定ULK1磷酸化Exo70蛋白的精确位点为Ser47、Ser59和Ser89。进一步对这3个位点进行持续激活突变,并结合细胞水平实验和小鼠模型分析发现,ULK1对Exo70蛋白Ser47、Ser59和Ser89位点的磷酸化很大程度地削弱了 Exo70的自身寡聚化和胞外分泌复合体的聚合,进而减少了细胞伪足形成以及胞外分泌受阻,从而抑制乳腺癌细胞的迁移和侵袭。综上,本文的研究首次揭示了重要激酶ULK1对乳腺癌转移的抑制作用并阐明相关分子机制,即通过直接结合并磷酸化新底物Exo70,削弱Exo70自身寡聚化及胞外分泌复合体的聚合,导致细胞伪足形成和胞外分泌受阻,从而抑制了乳腺癌细胞的迁移和侵袭。