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Signal Transduction and Targeted Therapy | PKC-eta通过调控Hippo-YAP信号通路促进乳腺癌转移

Signal Transduction and Targeted Therapy | PKC-eta通过调控Hippo-YAP信号通路促进乳腺癌转移
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该研究揭示了PKCη在三阴性乳腺癌转移中的关键作用,阐明其通过磷酸化YAP-Ser128激活Hippo-YAP通路并抑制AKT信号,从而促进EMT和肿瘤干细胞特性,同时发现上游开放阅读框编码的微肽可靶向降解PKCη,具有潜在治疗价值。

 

文献概述

本文《PKC-eta promotes breast cancer metastasis by regulating the Hippo–YAP signaling pathway》,发表于《Signal Transduction and Targeted Therapy》杂志,回顾并总结了蛋白激酶C-eta(PKCη)在三阴性乳腺癌(TNBC)转移过程中的分子机制。研究发现PKCη通过调控Hippo-YAP信号通路促进上皮-间质转化(EMT)和肿瘤干细胞特性,从而驱动肿瘤进展与远处转移,并揭示了一个进化保守的上游开放阅读框(uORF)编码的微肽可作为PKCη降解剂,激活Hippo通路并抑制YAP功能。整段通顺、有逻辑,结尾用中文句号,段落结尾使用



背景知识

三阴性乳腺癌(TNBC)是一种侵袭性强、易转移且治疗选择有限的乳腺癌亚型,占所有乳腺癌病例的10%-20%。其缺乏雌激素受体(ER)、孕激素受体(PR)和人表皮生长因子受体2(HER2)表达,导致靶向治疗难以实施,化疗仍是主要手段,但耐药和复发率高。因此,探索驱动TNBC转移的关键信号通路对开发新疗法至关重要。

上皮-间质转化(EMT)是肿瘤细胞获得迁移和侵袭能力的重要生物学过程,与肿瘤干细胞(CSCs)表型密切相关,促进肿瘤起始、转移定植和治疗抵抗。Hippo-YAP信号通路是一个进化保守的通路,调控器官大小、组织稳态和癌症发展。当通路失活时,YAP/TAZ进入细胞核,与TEAD家族转录因子结合,激活促增殖和促转移基因。在多种癌症中,YAP过度活化与不良预后相关。

蛋白激酶C(PKC)家族是G蛋白偶联受体(GPCR)下游的重要效应分子,参与多种细胞功能调控。其中,PKCη属于新型PKC亚型,具有抗凋亡功能,在多种癌症中异常表达。尽管已有研究表明PKCη与乳腺癌不良预后相关,但其在TNBC转移中的具体作用机制尚不清楚。此外,上游开放阅读框(uORF)通常位于mRNA的5'UTR区,传统上被认为抑制主ORF翻译,但近年研究发现某些uORF可编码功能性微肽,参与调控蛋白稳定性与信号通路。

本研究聚焦于PKCη在TNBC转移中的功能,系统解析其对Hippo-YAP通路的调控机制,并探索uORF编码微肽的治疗潜力,为TNBC提供了新的分子靶点和干预策略。该研究填补了PKCη在Hippo通路调控中的空白,拓展了对激酶-转录共激活因子互作网络的理解,具有重要的理论与转化意义。

 

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研究方法与实验

研究人员首先利用TCGA和METABRIC等公共数据库分析PRKCH(编码PKCη)在不同乳腺癌亚型中的表达特征,结合GSEA富集分析评估其与EMT特征的相关性。通过免疫组化(IHC)在组织芯片中验证PKCη表达与肿瘤分级、分期及亚细胞定位的关系。在功能层面,采用CRISPR/Cas9技术构建PKCη基因敲除的4T1和MDA-MB-231细胞系,进行体外迁移、侵袭、球体形成和极限稀释实验,评估其对EMT和干性的影响。动物模型方面,通过原位移植和尾静脉注射建立异种移植小鼠模型,监测肿瘤生长与肺转移情况,并进行生存分析。

为探究PKCη的分子机制,作者通过Co-IP、ELISA和分子对接分析验证PKCη与YAP的物理相互作用,并利用体外激酶实验确认PKCη对YAP-Ser128的直接磷酸化。通过亚细胞分级和免疫荧光分析YAP的定位变化,并使用环己酰亚胺追踪实验评估YAP蛋白稳定性。同时,检测了PKCη缺失对AKT-MST1-LATS1通路的影响,结合siRNA干扰和药理抑制剂处理验证信号串扰。最后,研究了uORF编码微肽uPEP2对PKCη和YAP表达的影响,在细胞和动物模型中评估其抗肿瘤和抗转移效果。

关键结论与观点

  • PKCη在三阴性乳腺癌的“claudin-low”亚型中高表达,且其表达水平与EMT特征显著正相关,提示其在肿瘤侵袭中的潜在作用
  • 在TNBC细胞中敲除PKCη可显著抑制EMT标志物(如ZEB1、vimentin)表达,上调上皮标志物(如E-cadherin),并降低细胞迁移、侵袭和肿瘤球形成能力
  • PKCη缺失显著抑制小鼠模型中原发肿瘤生长和肺转移,延长生存期,表明PKCη在体内具有促转移功能
  • PKCη通过直接结合并磷酸化YAP蛋白的Ser128位点,促进YAP稳定性和核转位,从而激活YAP/TAZ-TEAD转录程序,驱动EMT和干性
  • PKCη同时负向调控AKT信号,导致MST1/LATS1磷酸化降低,进一步解除Hippo通路对YAP的抑制,形成双重机制促进YAP活化
  • 一个进化保守的上游开放阅读框(uORF)编码的微肽uPEP2可诱导PKCη降解,进而抑制YAP活性,减少EMT和转移,提示其作为潜在治疗分子的价值

研究意义与展望

本研究首次系统揭示了PKCη作为Hippo-YAP通路的上游负调控因子,在TNBC转移中发挥核心作用。通过磷酸化YAP-Ser128,PKCη不仅增强YAP稳定性,还可能阻碍LATS1介导的Ser127磷酸化,从而协同促进YAP核定位与转录活性。这一发现拓展了对Hippo通路调控网络的认识,尤其强调了PKC家族成员在该通路中的特异性功能差异。

此外,研究发现uPEP2微肽可通过降解PKCη来激活Hippo通路,显著抑制肿瘤进展与转移,为TNBC治疗提供了全新的靶向策略。相较于传统小分子激酶抑制剂,靶向蛋白降解(如PROTAC或微肽介导降解)可能更具选择性和持久效应。未来可进一步探索uPEP2的递送方式、药代动力学及其与其他疗法(如免疫治疗)的联合应用潜力。

尽管该研究机制解析深入,但仍需进一步验证PKCη在其他TNBC模型中的普适性,并探索其在肿瘤微环境中的作用。同时,uPEP2的稳定性与体内生物利用度需优化,以推动其向临床转化。总体而言,该工作为TNBC的精准治疗提供了强有力的新靶点和概念验证。

 

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结语

本研究系统阐明了PKCη在三阴性乳腺癌转移中的关键促癌作用及其分子机制。通过整合多组学分析、基因编辑细胞模型和动物实验,研究发现PKCη在“claudin-low”亚型中高表达,并与EMT特征及不良预后显著相关。机制上,PKCη通过双重途径激活YAP:一方面直接磷酸化YAP-Ser128,增强其稳定性和核转位;另一方面抑制AKT-MST1-LATS1激酶级联,解除Hippo通路对YAP的抑制。功能实验表明,PKCη缺失显著削弱肿瘤细胞的迁移、侵袭和干性,并在小鼠模型中抑制原发肿瘤生长和肺转移。更重要的是,研究揭示了一个进化保守的uORF编码微肽uPEP2可靶向降解PKCη,从而激活Hippo通路、促进YAP降解并抑制转移。这些发现不仅拓展了对PKC家族与Hippo-YAP信号串扰的理解,也为三阴性乳腺癌的治疗提供了新的干预靶点和潜在治疗分子,具有重要的转化医学价值。

 

文献来源:
Vijayasteltar B Liju, Kamran Waidha, Amitha Muraleedharan, Moshe Elkabets, and Etta Livneh. PKC-eta promotes breast cancer metastasis by regulating the Hippo–YAP signaling pathway. Signal Transduction and Targeted Therapy.
突变后复合物亲和力变化计算
RDE(ROTAMER DENSITY ESTIMATOR)一种基于流(flow-based)的生成模型,通过对大量的蛋白结构数据进行无监督学习,准确估计蛋白质侧链构象的概率分布。再使用蛋白-蛋白结合能的变化数据集SKEMPI2,训练出RDE-Network,其核心思想是:蛋白质结合时,结合界面的残基通常会变得不那么灵活(即熵降低),而这种熵的损失与结合亲和力相关。因此,通过比较野生型和突变型蛋白复合物的熵损失,可以估计突变对结合亲和力的影响,即预测结合自由能的变化值∆∆G。