今天这篇文章有点意思,这篇文章是四川大学华西医院刘伦旭/李凯/林苹教授团队的博士生,发表在81.2分的STTT上的文章。这篇文章讲的是泛素化修饰通过维持蛋白稳定性,导致了下游E-Cadherin/β-Catenin轴的激活,导致了β-Catenin入核,激活了下游(其实E-Cadherin大家都应该比较熟悉了,在EMT信号通路以及细胞粘附中都经常会看到,而β-Catenin其实也是细胞粘附和Wnt信号通路中关键的转录相关因子,β-Catenin被E-Cadherin释放后,会入核激活下游转录)。那么,我们就一起来看看,他们都做了点什么吧:

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他们要研究的是DDX39B这个蛋白,在NSCLC(非小细胞肺癌)中的表达情况,或者说分析一下DDX39B在NSCLC中的功能。于是首先他们通过蛋白芯片,确定了一下DDX39B的表达。结果显示DDX39B蛋白在NSCLC组织中表达水平显著升高,其表达与淋巴结转移以及TNM分期,都呈现正相关(这其实就是通过归纳法中米勒五法的求异法分析获得的,也就是通过归纳统计确定NSCLC与癌旁对照组中组织样本的DDX39B蛋白水平的表达差异,确定了DDX39B与NSCLC之间存在的相关性)。而DDX39B的表达与脑转移灶也密切相关,同时也是患者总生存率的独立危险因素:

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DDX39B的蛋白表达水平,在转移中异常升高,而这样的表达仅限于蛋白水平,在mRNA水平变化不大。那么这里NSCLC的转移灶中,DDX39B的蛋白表达水平是通过什么途径增加的呢(这个假设迭代其实也是根据之前的实验结果推理得到的,在之前的结果中,他们发现了NSCLC转移灶的细胞中DDX39B的蛋白水平产生了明显的差异,同时DDX39B与预后差直接关联,而DDX39B仅在蛋白水平有差异,mRNA变化不大,于是依旧有了这样的假设迭代)?于是他们构建了EMT的肿瘤细胞模型,以及颈动脉注射脑转移细胞,构建了脑转移衍生细胞模型。结果发现在EMT模型和脑转移衍生细胞中,DDX39B的胞质分布增加、蛋白半衰期显著延长。这样的结果,其实提示了我们在转移灶中,DDX39B,可能存在翻译后的修饰调控。

那么如果说DDX39的蛋白是通过翻译后调控产生的影响,那么就可能与E3泛素连接酶相关。于是他们首先分析了能与DDX39结合的E3连接酶。通过验证,他们发现DDX39B与E3连接酶TRIM28可以直接互作结合,通过分子对接和点突变,他们发现DDX39B的P322残基,则是两者结合的关键残基(这样的点突变验证,其实是比较好的验证手段,但是有一点需要注意的,就是两者之间的结合位点,是要对后期的验证所提供技术支持的,也就是既然已经找到了两者互作的残基,那后期的验证就要基于两者的互作这个概念来进行验证,而不能单纯地进行敲减或者过表达了):

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接着他们通过敲减和过表达TRIM28,并使用CHX、蛋白酶体抑制剂MG132和溶酶体抑制剂CQ进行验证,并通过WB分析了TRIM28对DDX39B连接的泛素连接方式,他们发现TRIM28会在DDX39B的K241/K384/K398残基上,催化DDX39B的K63连接多聚泛素化,同时伴随着K48泛素连接的降低。从而增强了DDX39B蛋白的稳定性,而进一步使用P322A或者3KR突变进行验证,他们发现可以有效阻断这样的泛素化及蛋白稳定性效应(这里使用P322A其实就已经说明了这个DDX39B蛋白泛素化的过程,是完全依赖于TRIM28的,因为在这里使用的是对DDX39B上与TRIM28结合位点的残基进行的突变,也就是说这里的验证就是基于两者互作所造成的,和简单粗暴地敲除TRIM28形成了对比,这样的验证可以有效避免肯定后件的逻辑谬误)。

接着,这篇文章比较不错的地方,就是他们后期的验证都是基于DDX39B的这两个突变位点来的,也就是通过对DDX39B的野生型和P322A/3KR突变体进行比较,分析其被TRIM28进行了K63泛素化修饰后,对肿瘤细胞的迁移侵袭能力产生了什么样的影响(这里其实就是演绎法中柯霍氏法则的验证,也就是通过移入或者移除关键因素,查看下游表型所产生的变化,从而建立起两者之间潜在的因果关联性,在这里他们分析的是DDX39B与TRIM28互作的P322残基以及三个泛素化修饰的赖氨酸残基缺失对下游迁移表型的影响,缩小了验证的外延,做得还是不错的)。结果显示DDX39B野生型,会促进肿瘤细胞的迁移、侵袭、干性、F-actin重构以及EMT,同时也激活了脑内及远端器官转移转移,而P322A/3KR突变体则无此功能:

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那么既然野生型DDX39B能促进肿瘤细胞转移,是否会存在一个其潜在的互作蛋白呢(这个假设迭代,其实就是基于之前的实验结果所得到的,因为之前的实验结果说明了DDX39B与肿瘤的迁移侵袭密切相关,主要也就是野生型在蛋白表达维持的前提下造成的,这也就说明了野生型的DDX39B可能会通过其蛋白互作,导致下游EMT等表型的影响,于是就有了这样的假设迭代),通过PPI分析,他们发现DDX39B能与E-Cadherin结合。通过互作实验,他们也确定了两者的确会产生互作,通过E-Cadherin的泛素化检测,及其磷酸化检测,他们发现DDX39B主要是作为蛋白支架直接结合E-Cadherin,通过招募Src,对E-Cadherin的Y754残基进行磷酸化,同时会招募E3连接酶Hakai对E-Cadherin进行泛素化修饰,促进E-Cadherin进入到溶酶体降解。

接着,他们在过表达DDX39B的肿瘤细胞中,回补表达E-Cadherin,然后分析了肿瘤细胞的体内外迁移侵袭以及远端转移能力。结果发现回复表达E-Cadherin,可以显著逆转DDX39B过表达所诱导的迁移、侵袭、干性、EMT重编程以及体内转移的能力,通过这个实验,他们试图证明E-Cadherin降解是DDX39B促转移的关键下游事件(实际上吧,这里的验证并不如之前的验证来得严谨,之前的验证精确到了DDX39B与TRIM28的互作,那样的验证是严谨的,但这里他们已经确定了DDX39B是作为E-Cadherin的支架蛋白,也就是说实际DDX39B起到作用的关键还是互作,但是他们的验证却是通过表达的相关性入手的,这里就有点不够严谨了,这里也应该通过对两者蛋白互作位点突变来进行验证),而P322A/3KR突变后的DDX39B,不但是促进了E-Cadherin的稳定性,也加强了E-Cadherin和β-Catenin的结合,导致β-Catenin无法入核激活转录:

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这篇文章其实前期的验证还是不错的,但最后分析DDX39B作为支架蛋白结合了E-Cadherin这段,有点粗略了。总的来说是一篇不错的文章,给这篇文章评个分的话,差不多是这样:

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今天就先策到这里吧,有兴趣的话,可以看看原文,祝你们心明眼亮。

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给你讲讲科研中的推理和逻辑