TPM2基因编码的肌动蛋白结合蛋白异构体调控fascin-1介导的肌动蛋白束形成及其在肿瘤转移中的抑制作用

本研究揭示了细胞质TPM2基因编码的肌动蛋白结合蛋白异构体（Tpm2.1/Tpm2.3/Tpm2.4）通过直接相互作用和空间位阻双重机制调控fascin-1的肌动蛋白束形成能力。研究人员采用重组蛋白表达、共沉降实验和细胞模型证实，Tpm2.4对fascin-1的抑制作用最强，这种调控机制可能解释Tpm2作为肿瘤转移抑制因子的分子基础。成果发表于《Biological Research》，为开发靶向细胞骨架的抗转移疗法提供新思路。

　　

在癌症转移的复杂过程中，细胞骨架的动态重组扮演着关键角色。其中两个看似对立的"角色"——促转移因子fascin-1和抑转移因子tropomyosin（Tpm）的"爱恨情仇"一直令科学家着迷。fascin-1作为肌动蛋白束形成的关键调控蛋白，其过表达与肿瘤侵袭性增强密切相关；而TPM2基因编码的多种肌动蛋白结合蛋白异构体则显示出肿瘤抑制特性。但令人困惑的是，这些分子如何在纳米尺度上相互作用来调控细胞运动？这个"矛与盾"的故事背后隐藏着怎样的分子机制？

为解开这个谜团，Matgorzata Siatkowska团队设计了一系列精巧的实验。研究采用BL21-DE3表达系统制备N端乙酰化的重组Tpm2异构体（Tpm2.1/Tpm2.3/Tpm2.4）和小鼠fascin-1，通过高速离心（HSC）和低速离心（LSC）分析蛋白-肌动蛋白相互作用，结合荧光显微镜观察肌动蛋白束形态。在细胞水平，选用高转移性SAOS-2 LM5骨肉瘤细胞模型，通过转染GFP标记的TPM2异构体，采用共聚焦显微镜分析蛋白共定位。

研究首先系统比较了三种Tpm2异构体的肌动蛋白结合特性。如图2所示，共沉降实验揭示Tpm2.4对F-actin的亲和力最高（K_app=5.1±0.3 μM^-1），显著高于Tpm2.1（1.8±0.1 μM^-1）和Tpm2.3（1.9±0.1 μM^-1）。这种差异可能源于异构体特异性序列对外显子6和9编码区域的修饰。

在肌动蛋白束形成实验中，所有Tpm2异构体都显示出对fascin-1功能的强烈抑制。如图3所示，在低浓度fascin-1（fascin:actin=1:263-1:64）时，Tpm2几乎完全阻断束形成；只有当fascin-1浓度提高约3倍时，才能克服这种抑制。特别值得注意的是，形成的肌动蛋白束中同时存在Tpm2和fascin-1，但每个束中的微丝数量明显减少。

分子机制研究表明，Tpm2通过双重途径调控fascin-1：一方面通过空间位阻部分取代fascin-1与肌动蛋白的结合（图4），其中Tpm2.4的取代效率最高（约30%）；另一方面通过直接相互作用，pull-down实验（图6）显示Tpm2.4与fascin-1的亲和力比其他异构体高约5倍。这种"既竞争又合作"的调控模式为理解细胞骨架动态平衡提供了新视角。

在高转移性SAOS-2 LM5细胞模型中，TPM2过表达显著降低了fascin-1与肌动蛋白的共定位（图9），这与体外实验结果高度一致。有趣的是，虽然Tpm2改变了fascin-1的分布，但细胞仍能形成丝状伪足（图11），提示这种调控具有结构特异性而非全面抑制。

研究结论揭示了一个精妙的分子调控网络：细胞质TPM2异构体通过调节fascin-1的肌动蛋白束形成活性，影响肿瘤细胞的运动能力。特别是Tpm2.4展现出最强的调控能力，这与其独特的结构特征和结合特性相关。该发现不仅解释了TPM2作为肿瘤转移抑制因子的结构基础，也为开发靶向细胞骨架重组的新型抗癌策略提供了理论依据。考虑到fascin-1在多种癌症中的促转移作用，这项研究提出的"通过Tpm2异构体调控fascin-1功能"的思路，可能成为抑制肿瘤转移的新靶点。