霍乱弧菌HapA蛋白酶通过靶向PAR-1/2调控ERK信号通路抑制癌细胞存活机制研究

本研究揭示了霍乱弧菌(Vibrio cholerae)分泌的锌金属蛋白酶HapA通过特异性切割蛋白酶激活受体PAR-1/2，引发MEK-ERK信号通路的瞬时激活并诱导caspase 7介导的癌细胞凋亡。研究人员系统分析了细菌蛋白酶对上皮癌细胞的毒性机制，发现HapA通过非经典切割位点激活PAR受体，为开发新型抗癌疗法提供了潜在靶点。该成果发表于《Cell Death Discovery》，为微生物-宿主互作研究开辟了新视角。

　　

微生物与癌症的复杂互动一直是生命科学领域的前沿课题。近年来，细菌毒素和酶类的抗癌特性备受关注，如铜绿假单胞菌的Azurin蛋白能通过调控p53抑制癌细胞生长。在这项研究中，科学家将目光投向了引发霍乱的病原体——霍乱弧菌(Vibrio cholerae)。既往研究发现该菌分泌的MakA蛋白具有抑癌作用，但其分泌的蛋白酶如何影响癌细胞仍属未知。这项发表在《Cell Death Discovery》的研究首次揭示，霍乱弧菌的HapA锌金属蛋白酶能特异性靶向人类蛋白酶激活受体PAR-1/2，通过调控关键信号通路抑制癌细胞存活。

研究团队采用细菌遗传学构建了12种霍乱弧菌突变株，通过细胞活力检测筛选出HapA为关键效应蛋白。利用PAR-1/2碱性磷酸酶报告系统证实了HapA的非经典切割特性，结合Western blot分析了MEK-ERK信号动态。活细胞成像和caspase活性检测揭示了凋亡机制。

HapA影响癌细胞系存活

通过筛选12种霍乱弧菌突变株的分泌蛋白组，发现ΔhapA突变株丧失了对乳腺癌(MCF-7、MDA-MB-231)和结肠癌(HCT-8)细胞的毒性作用。将hapA基因转入非致病性大肠杆菌MC1061后重现毒性效应，证实HapA是主要效应分子。长期培养实验显示，野生型菌株上清抑制癌细胞增殖，而ΔhapA上清则促进增殖。

PAR-1/2被HapA特异性切割

通过构建PAR-1/2碱性磷酸酶(AP)报告系统，发现HapA在PAFISEDASGY位点切割PAR-1，不同于已知的基质金属蛋白酶MMP-1切割位点。20分钟处理即引起AP释放量增加4倍，该效应在ΔhapA上清处理组中完全缺失。

ERK磷酸化的瞬时激活

Western blot分析显示，HapA处理20分钟后，p-ERK和p-MEK水平显著升高，但40分钟后恢复基线。这种瞬时激活模式在PAR-2表达细胞中同样存在。MEK抑制剂trametinib可阻断ERK磷酸化并部分挽救细胞活力，证实该通路的必要性。

caspase介导的凋亡机制

活细胞成像显示HapA处理24小时后癌细胞死亡率增加3倍。caspase 3/7活性检测发现1小时即出现活化峰，该效应可被trametinib抑制。Western blot进一步证实caspase-7的剪切活化。

这项研究首次阐明霍乱弧菌HapA蛋白酶通过"切割PAR-1/2→瞬时激活MEK-ERK→触发caspase 7凋亡"的分子通路。特别值得注意的是，HapA对PAR受体的切割位点不同于宿主蛋白酶，这种特异性为开发靶向抗癌药物提供了新思路。研究不仅拓展了对微生物-宿主互作的认识，还为癌症治疗提供了潜在的新型生物制剂候选。David Tena-Chaves等作者指出，HapA诱导的ERK快速激活可能与其他凋亡通路协同作用，这为后续联合疗法研究指明了方向。