惊!蛋白代谢联合分析告诉你,肺腺癌最强预后biomarker竟然是它!
生物探索 · 2018/01/16
以质谱技术为基础的组学研究将广泛应用于精准医疗以及临床检测。

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蛋白质组+代谢组联合分析CPS1在LKB-1失活肺腺癌中的功能机制

Role of CPS1in Cell Growth, Metabolism and Prognosis in LKB1-Inactivated LungAdenocarcinoma

 

研 究 背 景

肝激酶B(Liver kinase, LKB1)是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,目前公认的抑癌因子,但LKB1的失活突变会促进肿瘤的转移和侵袭,且LKB1失活会导致肺癌临床治疗预后效果变差。氨甲酰磷酸合成酶1(CPS1)是尿素代谢循环中的第一个限速酶,在LKB1失活的肺腺癌细胞过表达。该研究首次探索了CPS1在LKB1失活肺腺癌细胞中的功能机制。

 

材 料 与 方 法

肺腺癌细胞蛋白组分析+肺腺癌细胞LC-MS/MS非靶代谢组学分析+肺腺癌、肺鳞癌患者肿瘤组织中LKB1和CPS1表达免疫组化分析

 

技 术 方 法

1)蛋白质组学分析发现,LKB-1失活突变后,多种蛋白均发生显著上调表达,且这些差异蛋白与代谢途径密切相关,尤其是线粒体功能障碍。

2)LKB1失活突变后,CPS1蛋白表达水平和mRNA表达水平也显著上调。   


 

图1. A)CPS1蛋白在不同细胞组分中的表达水平 B)CPS1的mRNA表达水平

 

3)LKB1失活突变的细胞中,将LKB1过表达后,CPS1蛋白表达被显著抑制。而在LKB正常表达的细胞中,把LKB1敲低并不能显著增加CPS1蛋白的表达。这表明,CPS1受LKB1负调控,但CPS1的表达也同时存在除LKB1以外的其他调控机制。

 

4)在LKB1失活突变的肺腺癌细胞中,敲低CPS1能明显抑制细胞生长,但在LKB1正常表达的细胞中,CPS1敲低对细胞生长无明显抑制作用。

 

图2. 在LKB1失活突变的细胞系中CPS1敲低显著抑制细胞生长

 

5)差异代谢组学研究结果表明,在LKB1失活突变的肺腺癌细胞中,CPS1敲低后导致28种代谢物的表达发生了显著下调,且这些代谢物大多集中与嘌呤、嘧啶和精氨酸代谢途径。

 

6)CPS1敲低后,细胞周期G2/M并未受到影响。外源添加dNTP可有效恢复细胞生长。由此推测,CPS1敲低可能会使核酸代谢相关代谢物发生损耗,从而导致细胞生长被抑制。

 

7)针对376个肿瘤相关基因的PCR检测发现,有81个基因在CPS1敲低后发生了显著表达差异,且JAK/STAT信号传导代谢途径显著被抑制。

图3. 差异代谢物层次聚类分析

 

8)肺腺癌与肺鳞癌患者肿瘤组织中CPS1和LKB1蛋白表达免疫组化分析表明,CPS1表达与吸烟水平呈明显相关性,但是与年龄、性别等因素无关。

 

9)就肺腺癌患者整体存活时间而言,在单变量分析和多变量分析中,CPS1表达水平都是最强有力的独立参数。

 

小 编 心 得

这是一篇应用多重研究手段(蛋白质组学、代谢组学、PCR分析、免疫组化等)对肺腺癌诊断biomarker筛选,及肺腺癌相关蛋白LKB1和CPS1功能机制进行深入而细致的研究,发表在肿瘤领域顶级期刊JNCIJ Natl Cancer Inst(IF=12)的文献。该研究结果表明,在肺腺癌中,CPS1是一个极具应用潜力的治疗靶点和预后biomarker。正如文章末尾总结的,通过蛋白质组学分析,探索了LKB1失活突变的肺腺癌细胞中CPS1的功能和潜在应用价值,拓展了传统临床治疗手段,对肺腺癌的精准医疗发现了新的biomarker。

由此可见,以质谱技术为基础的组学研究,以其优秀的分辨率和灵敏度,今后将势必会广泛应用于精准医疗以及临床检测,前途无限,前景可期。


图4. 文中对组学研究价值的总结评价

 

文献链接:https://doi.org/10.1093/jnci/djw231,无法下载可直接联系小编,后台回复“索要文献+名称”~

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