pY33与pS14-WWOX在调控细胞干性中的拮抗作用及Zfra4-10肽抑制癌细胞干性的研究

《Stem Cell Research & Therapy》：Phosphorylated forms of WWOX at Y33 and S14 counteract each other in controlling cell stemness in vitro and in vivo

　　

摘要

背景

我们最近将细胞分为两类：表达功能性 WW 结构域氧化还原酶 (WWOX) 的 WWOXf 细胞，以及具有 WWOX 缺陷或过表达功能获得性突变的 WWOXd 细胞。当 WWOXf 细胞遇到 WWOXd 细胞时，WWOXd 细胞在许多情况下会进行逆行迁移以避免物理接触。这两种细胞可能在 500 微米距离处发起远程、定向的相互杀伤。已知 pY33-WWOX 抑制癌症生长和干性，以及神经退行性疾病的进展。相比之下，pS14-WWOX 支持癌症和神经退行性疾病（如阿尔茨海默病）的进展。假设 WWOXd 细胞表现出比 WWOXf 细胞更强的干性，且 pS14-WWOX 上调以增加 WWOXd 细胞的干性。

方法

为了测试 WWOXf 和 WWOXd 细胞在干性上的差异，将正常和癌症细胞的单层和球体暴露于紫外线或处理于 Zfra4-10、WWOX7-21 和修饰肽，随后通过延时明场和荧光显微镜测量细胞干性、气泡细胞死亡 (BCD)、钙内流、Fe²⁺ 摄取、钙黄绿素保留、线粒体电位和应力纤维形成。我们将非成球 WWOXf 细胞与成球 WWOXd 细胞共培养，以确定在存在或不存在抗 WWOX 及其磷酸化形式抗体的情况下的球体形成。裸鼠和 B6 鼠标通过尾静脉注射接收 pY33-WWOX 抗血清、非免疫血清或 Zfra4-10 肽的一份，通过免疫组织化学和免疫共沉淀评估器官干性。我们使用 Western 印迹和免疫荧光染色评估癌细胞干性。

结果

与 WWOXf 相比，WWOXd 细胞显示具有 (1) 钙黄绿素保留效果差（表明存活率降低），(2) 细胞内一氧化氮 (NO) 显著减少，(3) 紫外线诱导的钙内流失败，然而 (4) 在应激条件下 Fe²⁺ 摄取和 ERK 依赖性应力纤维形成效率增加。pS14-WWOX 支持 WWOXf 细胞保留钙黄绿素并阻断应力纤维形成。功能性 WWOX 通过直接结合干细胞标志物（包括 OCT-4、SSEA-4 和 Nanog）抑制癌细胞干性。紫外线上调 pY33 并同时抑制 WWOX 中的 pS14，导致细胞死亡。抗体抑制 pY33-WWOX 诱导小鼠正常干细胞生成。pS14-WWOX 的上调或暴露于细胞排斥肽 WWOX286-299，导致乳腺癌 4T1 细胞中类似干细胞的球体形成增强。作为一种强效 WWOX 抑制剂，Zfra4-10 肽显著上调许多干细胞标志物 2 至 5 倍，同时下调肝脏中的 WWOX。

结论

pS14-WWOX 对于维持 WWOXd 细胞的干性至关重要。Zfra4-10 通过下调 pS14-WWOX 和干细胞标志物强烈抑制癌细胞干性。在机制上，pY33- 和 pS14-WWOX 在控制细胞干性方面相互拮抗。抗体抑制 pY33-WWOX 上调体外和体内的细胞干性。我们的研究表明，Zfra4-10 靶向癌细胞干性和生长，且 pY33-WWOX 抗体可能促进关键干细胞的扩增以修复异常器官。