神经激肽-1 通过增强 G3BP2 的 SUMO 化调节三阴性乳腺癌的进展

《Cellular Signalling》：Neurokinin-1 regulates progression of triple negative breast cancer by enhancing G3BP2 SUMOylation

　　

摘要

神经激肽 -1（NK-1）是一种 P 物质的 G 蛋白偶联受体，在调节多种生理和病理过程中发挥重要作用。以往研究表明，NK-1 可以调节多种恶性肿瘤中的细胞凋亡，包括三阴性乳腺癌（TNBC）。本研究旨在探讨 GTPase 激活蛋白（SH3 结构域）结合蛋白 2（G3BP2）SUMO 化在 NK-1 调控 TNBC 进展中的作用。采用共免疫沉淀结合质谱技术鉴定 NK-1 相互作用蛋白并验证 G3BP2，随后通过截断作图、免疫组织化学、功能实验和定点突变来确定其在 TNBC 中的结合区域、临床相关性以及 SUMO 化位点。G3BP2 被鉴定为一种 NK-1 结合蛋白，并在 TNBC 中过表达，与较差的总生存期相关。G3BP2 SUMO 化可增强蛋白稳定性，从而促进 TNBC 细胞增殖并抑制凋亡。G3BP2 与 NK-1 相互作用，促进 UBC9/SUMO1 介导的 K281 位点 SUMO 化。我们的研究结果表明，NK-1 通过调节 G3BP2 SUMO 化促进 TNBC 进展，揭示了 TNBC 发病机制背后的关键翻译后修饰机制，并强调了 NK-1/G3BP2 SUMO 化轴作为潜在治疗靶点的重要性。

引言

三阴性乳腺癌（TNBC）是乳腺癌中最具侵袭性的亚型，其特征为雌激素受体、孕激素受体和 HER2 表达缺失。越来越多的证据表明，神经激肽 -1（NK-1）在包括 TNBC 在内的多种人类恶性肿瘤中过表达，并关键性地调节癌细胞的增殖和凋亡 [1], [2], [3], [4]。NK-1 是其同源配体 P 物质的 G 蛋白偶联受体，参与炎症和疼痛传导；然而，其促进 TNBC 进展的精确分子机制在很大程度上仍不清楚。近期研究表明，TNBC 进展受多种分子机制调节，包括非编码 RNA 介导的信号调节、代谢重编程、转录适应和应激反应途径。例如，新兴证据表明，miRNAs 和 piRNAs 可以通过调节致癌信号通路和代谢过程来调节 TNBC 进展，突显了 TNBC 的分子异质性 [5], [6]。然而，受体介导的信号传导是否通过翻译后修饰调节 RNA 结合蛋白仍不清楚。

GTPase 激活蛋白（SH3 结构域）结合蛋白 2（G3BP2）是一种与应激颗粒相关的 RNA 结合蛋白，作为 mRNA 稳定性、翻译控制和细胞应激反应的核心调节因子。G3BP2 表达或激活失调已被证实与多种癌症类型的肿瘤发生有关，包括乳腺癌，在那里它促进肿瘤细胞增殖、存活和抗凋亡 [7], [8]。尽管取得了这些进展，但控制 G3BP2 蛋白稳定性和功能效应的调节机制仍知之甚少。

近期证据表明，G3BP 家族蛋白的致癌功能可能受翻译后修饰（如 SUMO 化）的调节，这种修饰动态调节蛋白 - 蛋白相互作用和功能状态 [9]。SUMO 化是一种可逆修饰，由涉及 E1 激活酶、E2 结合酶 UBC9 和 E3 连接酶的酶级联反应介导，并可通过 SUMO 特异性蛋白酶去除。它主要通过调节蛋白活性发挥作用，并且在某些情况下，可与泛素依赖性途径协同调节蛋白周转 [10]。在 TNBC 中 G3BP2 是否受 SUMO 化调节以及该过程如何与 NK-1 信号传导相关联仍不清楚。在本研究中，我们假设 NK-1 通过调节 G3BP2 的 SUMO1 介导修饰促进 TNBC 进展，从而影响其稳定性和功能。我们旨在调查该轴在 TNBC 细胞增殖和凋亡中的作用。

章节摘要

试剂、抗体和质粒

本研究中使用的所有试剂、抗体和仪器列于表 S1 ~ 3。

生物信息学分析

G3BP2 在多种癌症类型中的基因表达数据，以及乳腺癌（BRCA）肿瘤和相邻正常组织的数据，均使用先涛学术平台（https://www.xiantaozi.com/）进行分析，这是一个用于挖掘公开数据集（包括癌症基因组图谱（TCGA）和基因表达综合数据库（GEO））的在线生物信息学工具。泛癌表达谱和差异

TNBC 细胞中 G3BP2 SUMO 化与 NK-1 调节相互作用

我们首先进行了共免疫沉淀（co-IP），证实了 NK-1 与 G3BP2 之间的特异性结合（图 1 A, B）。为了进一步阐明这种相互作用的结构基础，我们绘制了 G3BP2 的结构域结构图，包括 NTF2 样结构域、酸性富集结构域、富含脯氨酸区域、RNA 识别基序（RRM）和 RGG 结构域（图 1 C），并基于这些结构域构建了五个截断突变体 [12]。随后的结合实验显示，NK-1 与 G3BP2 的多个结构域相互作用，

讨论

尽管据报道 NK-1 信号的异常激活可促进肿瘤进展和存活，但 NK-1 维持恶性表型的下游分子机制仍理解不完全。在本研究中，我们确定 G3BP2 为 NK-1 信号的关键下游效应因子，并证明 NK-1 通过 SUMO1 依赖性修饰调节 G3BP2 蛋白稳定性，从而调节 TNBC 细胞的凋亡和增殖（图 7）。我们的研究结果

数据和材料的可用性

本研究期间生成或分析的所有数据均包含在本发表的文章及其补充信息文件中。

CRediT 作者贡献声明

包龙女: 验证，调查，数据整理，概念化，写作 – 原稿。 孔维茂: 数据整理。 潘兴珠: 软件，数据整理。 刘延军: 可视化，调查，形式分析。 张新怡: 监督，数据整理。 王吉刚: 资源，方法论，资金获取，概念化，写作 – 审查与编辑。

资金

本工作得到了 国家自然科学基金（编号：82172616）、山东省自然科学基金（编号：ZR2021MH097）和 泰山学者计划（编号：tsqn202211376）的支持。

竞争利益声明

作者声明他们没有竞争利益。

包龙女 | 孔维茂 | 潘兴珠 | 刘延军 | 张新怡 | 王吉刚

中国青岛大学附属医院病理科