TBC1D22B通过失活RAB1B调控ER-高尔基体运输并促进乳腺癌致癌程序

这篇研究揭示了TBC1D22B作为高尔基体定位的RabGAP（GTP酶激活蛋白）通过调控RAB1B活性抑制ER-高尔基体运输的分子机制。研究结合邻近标记和免疫共沉淀蛋白质组学，发现TBC1D22B过表达导致细胞外基质（ECM）和粘附相关基因的转录重编程，促进乳腺肿瘤球体生长，为Luminal型乳腺癌预后不良提供了新的分子标志和治疗靶点。

　　

Abstract

TBC1D22B是一种与乳腺癌不良预后相关的GTP酶激活蛋白（GAP）。通过邻近标记和免疫共沉淀蛋白质组学分析，研究发现TBC1D22B在乳腺癌细胞中的相互作用组显著富集于ER-高尔基体运输机制、内体运输和粘附相关通路。功能实验表明，TBC1D22B以GAP依赖性方式抑制ER-高尔基体运输。机制研究发现RAB1B是TBC1D22B的直接靶标，RAB1B沉默可模拟TBC1D22B过表达引起的运输缺陷。在3D培养中，TBC1D22B促进肿瘤球体生长，这一效应依赖于其GAP活性且不能被其旁系同源物TBC1D22A复制。转录组分析显示，TBC1D22B过表达触发细胞外基质和粘附相关核心基因模块的抑制，这与分泌活性改变一致。重要的是，这一转录程序在TBC1D22B高表达的Luminal型乳腺癌中同样存在，表明其保守性和功能相关性。这些发现确立了TBC1D22B作为通过RAB1B调控ER-高尔基体运输的关键分子，并参与致癌转录重编程和肿瘤生长。

1 Introduction

RAB家族GTP酶在哺乳动物细胞囊泡运输中起关键作用。RabGAPs通过刺激GTP水解使RABs失活，其催化活性依赖于保守的TBC结构域。TBC1D22B及其旁系同源物TBC1D22A定位于高尔基体，与高尔基驻留蛋白ACBD3相互作用。虽然两者都能破坏ER-高尔基中间区室（ERGIC），但只有TBC1D22A被证明能抑制G蛋白偶联受体（GPCRs）从ER到高尔基体的运输。鉴于TBC1D22B改变与乳腺癌进展相关，本研究旨在阐明其生物学作用和分子机制。

2 Results

2.1 The TBC1D22B Interactome

通过邻近标记和免疫共沉淀蛋白质组学鉴定了TBC1D22B的相互作用组。严格筛选后，发现TBC1D22B和其GAP失活突变体RQ的邻近蛋白质组高度相似，共同包含324个非冗余蛋白。通路分析显示这些蛋白显著富集于ER-高尔基体运输、高尔基囊泡运输和内体运输等通路。另一个显著亚网络包含与细胞骨架组织、细胞间连接和细胞-基质相互作用相关的蛋白。免疫共沉淀实验验证了53个蛋白与邻近标记结果的显著重叠。

2.2 TBC1D22B Inhibits ER-to-Golgi Transport

使用Retention Using Selective Hooks（RUSH）系统研究发现，TBC1D22B过表达延迟模型货物GFP-GPI向高尔基体的转运，而这一效应依赖于其GAP活性。内源性TBC1D22B沉默加速了ER-高尔基体运输，而其旁系同源物TBC1D22A沉默无此效应，表明TBC1D22B是ER-高尔基体运输的生理性抑制剂。

2.3 TBC1D22B Regulates ER-to-Golgi Transport Through its Modulation of RAB1B Activity

从相互作用组中筛选出11个RAB候选靶标，发现RAB1B沉默可模拟TBC1D22B过表达引起的运输延迟。体外实验证实TBC1D22B直接结合GTP结合的RAB1B并刺激其GTP水解，而RQ突变体无此活性。这些结果支持TBC1D22B通过失活RAB1B调控ER-高尔基体运输的机制。

2.4 Relevance of TBC1D22B to Breast Carcinogenesis

TBC1D22B过表达促进乳腺肿瘤球体3D生长，这一效应依赖于其GAP活性且不能被TBC1D22A复制。转录组分析发现，TBC1D22B过表达触发细胞外基质和粘附相关基因的抑制，这一特征在TBC1D22B高表达的Luminal型乳腺癌中同样存在。159个共同下调基因形成高度互作的网络，涉及ECM组织、糖胺聚糖结合和细胞运动/粘附等通路，这些基因在乳腺癌数据集中共下调频率显著。

3 Discussion

3.1 Golgi-Localized TBC1D22B Links Secretory Pathway Regulation to Cancer-Relevant Networks

TBC1D22B相互作用组包含COPII囊泡机器组分（如SEC23、SEC24）和高尔基体蛋白（如GOLGA2、GOLGA3），这些蛋白是RAB1B和RAB33的效应物。此外还鉴定出整合素和ECM成分，提示TBC1D22B可能影响细胞粘附分子的运输。

3.2 TBC1D22B Inhibits ER-to-Golgi Trafficking via RAB1B Inactivation

TBC1D22B作为RAB1B的GAP，可能在高尔基体处关闭RAB1B活性。与ER驻留GAP TBC1D20形成空间上不同的调控层次，实现对囊泡运输的区室特异性调节。TBC1D22B可能选择性保留或分流某些货物（如ECM蛋白或代谢酶），从而影响癌症进展。

3.3 TBC1D22B Shapes Cancer Cell Behavior and Transcriptional Programs

TBC1D22B过表达导致ECM相关基因的协同抑制，这可能通过分泌稳态改变或次级信号通路实现。多个下调的转录因子可能介导这些效应。

3.4 Implications for Tumor Progression and Secretion Reprogramming

TBC1D22B过表达可能促进从经典分泌途径向非常规分泌途径的转换，选择性释放促肿瘤因子，重塑肿瘤微环境。未来研究需要阐明TBC1D22B是否通过RAB1B非依赖机制发挥作用，及其对非常规分泌和肿瘤微环境重塑的影响。鉴于其特异性，TBC1D22B是乳腺癌特别是侵袭性Luminal型肿瘤的潜在治疗靶点。