卵巢癌作為高發病率、高死亡率的婦科惡性腫瘤,具有早期臨床症狀不明顯、常規檢查難以發現早期腫瘤症狀等特點,導致70%-75%的卵巢癌患者在確診時均屬晚期,伴有轉移,錯過了最佳治療時機,從而嚴重威脅婦女健康。高階漿液性卵巢癌(HGSOC)約占卵巢癌導致死亡人數的70%,具有高復發率(~25%)和較差的總體5年生存率(31%)的特點。HGSOC具有顯著的遺傳學改變的表徵,包括拷貝數新增和遺失、基因突變和缺失、同源重組(HR)修復缺陷和對DNA損傷劑的敏感性新增等特徵。DNA雙鏈斷裂(DSB)是哺乳動物正常細胞中最致命的DNA損傷類型之一,它們主要通過非同源末端連接(NHEJ)或同源重組(HR)途徑修復。DNA損傷發生後,細胞內訊號通過基因改變被啟動,以檢測錯配和調節細胞週期行程,並通過DNA損傷反應(DDR)促進DNA損傷的修復。卵巢癌細胞因DNA修復途徑存在缺陷,囙此通過化療藥物還是其他臨床癌症治療方法,靶向作用於DNA損傷修復的途徑中的關鍵分子,被驗證為HGSOC的有效治療策略之一。
C端結合蛋白(CtBP)家族蛋白包含CtBP1和CtBP2兩種亞型,它們共亯高度保守的蛋白質結構(78%序列同源物)並在人類細胞中執行一些類似的功能,例如碳水化合物代謝和錶觀遺傳調控多種轉錄因數。CtBP蛋白具有獨特的細胞內分佈,CtBP1分佈在細胞質和細胞核中,CtBP2僅存在於細胞核。CtBP1通過PLDLS基序與人腺病毒E1A相互作用,並將作為腫瘤抑制因數發揮作用。前期研究表明,CtBP蛋白是在多種實體瘤中過度表達,包括乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌、結腸癌和胃癌,並且與臨床結果中較差的患者存活率有關。CtBP2已被鑒定為漿液性卵巢癌中的一種新型致癌基因,過度表達與异常增殖和較低的存活率顯著性相關。CtBP1/2可與多種轉錄因數形成複合物,相互作用以調節染色體的穩定性。目前為止,CtBP1/2在高階漿液性卵巢癌中基因組穩定性和DNA修復中的調節機制知之甚少。
中國科學院昆明植物研究所植物化學與西部植物資源持續利用國家重點實驗室分子系統藥理學劉樹柏研究組在國際著名Nature出版集團旗下Oncogenesis期刊發表題為”CtBP1/2 differentially regulate genomic stability and DNA repair pathway in high-grade serous ovarian cancer cell”的論文,揭示CtBP1/2在高階漿液性卵巢癌中基因組穩定性和DNA修復中的調節新機制。Nature子刊Oncogenesis是腫瘤生物學領域的高水准專業期刊,為Nature出版集團推出的Oncogene的姊妹刊,旨在探索癌症發生、發展的分子機制。
本研究中,研究組通過全轉錄組分析、流式細胞儀、螢光影像分析和多種DNA損傷修復研究方法,研究CtBP1/2在漿液性卵巢癌細胞基因組穩定性中的作用和機制。通過對CtBP1/2敲低SKOV3細胞的全轉錄譜分析,顯著富集CtBP1/2調節的幾個關鍵的功能通路,包括DNA損傷修復、細胞凋亡和細胞週期。CtBP1/2敲低誘導癌細胞凋亡,新增遺傳不穩定性,並增强對DNA損傷劑如g射線和化療藥物(卡鉑和依託泊苷)的敏感性。DNA纖維測定結果表明CtBP1/2對DNA複製軌跡的完整性和DNA複製恢復的穩定性有不同的貢獻。CtBP1在長時間複製期間保護代謝應激條件下停滯叉的完整性,而CtBP2在DNA複製恢復的穩定性中起主導作用。此外,CtBP1/2敲低顯著促進DSBs修復途徑從同源重組(HR)轉變為非同源末端連接(NHEJ),並在SKOV3細胞中啟動DNA-PK激酶。有趣的是,通過TCGA腫瘤病例査詢,發現具有CtBP2基因改變的患者的總生存時間明顯高於未改變的患者。這些結果表明CtBP1/2在漿液性卵巢癌細胞的基因組穩定性和DSB修復途徑偏向方面發揮不同的調節作用,從而為高階漿液性卵巢癌患者提供了潜在的創新靶向治療策略和臨床轉化應用思路,從而獲得具有可預測的更好臨床結果。
昆明植物研究所作為本論文的第一單比特,劉樹柏研究員為通訊作者,雲南大學的何英英博士作為該論文的第一作者,研究組研究生何智承、陳成、林健和陳遠志參與部分工作,作為論文共同作者。
本研究得到昆明植物研究所引進海外傑出人才項目(Y8677211K1)和昆明植物所植物化學與西部植物資源持續利用國家重點實驗室自主探索項目(Y8690211Z1)基金等資助。
圖1.CtBP1/2在卵巢癌細胞系中過表達和穩定敲低細胞轉錄譜分析。
圖2.CtBP1/2敲低顯著增加卵巢癌細胞對DNA損傷反應的敏感性。
圖3.DNA纖維檢測CtBP1/2 KD顯著降低停滯複製叉處新生DNA鏈的長度。
圖4.CtBP1/2敲低顯著增加腫瘤細胞對化療藥物敏感性、DNA修復反應。
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