葉茂/譚蔚泓團隊揭示膀胱癌細胞膜張力的關鍵調控蛋白

4月11日，化學生物傳感與計量學國家重點實驗室、2003网站太阳集团分子科學與生物醫學實驗室（MBL）的葉茂/譚蔚泓教授團隊在《美國科學院院刊》（PNAS）雜志發表題為“Elucidation of CKAP4-remodeled cell mechanics in driving metastasis of bladder cancer through aptamer-based target discovery”的文章，開拓了膀胱癌力學研究的新方向，為膀胱癌的防治提供了新思路。

該研究利用特異性靶向膀胱癌細胞的核酸适體spl3c作為分子工具，發現在膀胱癌細胞中特異性高表達蛋白-CKAP4，明确其作為細胞膜張力調控關鍵因子，能重塑細胞膜中心-邊緣的張力梯度，促進膀胱癌細胞的遷移。同時，還能“搭乘”外泌體實現細胞間的力學信号傳遞，從而加劇膀胱癌在體内的轉移。

細胞膜張力由細胞黏附、骨架重排和細胞形變能力等多種作用共同決定，反映了細胞的力響應和力傳遞性能、腫瘤細胞運動和轉移能力。膀胱癌發病于膀胱上皮，其肌層浸潤和轉移能力較強，因此從細胞力學角度揭示膀胱癌轉移特性具有重要意義，但是至今調控其細胞力學的分子機制尚未明确。為此，該項研究中研究人員以人膀胱癌細胞為正篩細胞，以人輸尿管上皮永生化細胞為負篩細胞，基于cell-SELEX篩選技術，獲得了一條能特異性靶向人膀胱癌細胞的核酸适體-spl3c，并通過pull-down實驗和質譜分析，鑒定其結合的靶标蛋白為CKAP4。

圖1. 膀胱癌特異性核酸适體的篩選及靶标鑒定。A，流式細胞術監測篩選進程；B，核酸适體spl3的選取；C，核酸适體的細胞靶向性；D，核酸适體結合蛋白的凝膠電泳；E，核酸适體靶标CKAP4的鑒定；F，核酸适體與CKAP4結合的計算機模拟。

研究人員通過對數據庫分析發現CKAP4在膀胱癌中顯著高表達，并與膀胱癌的轉移和不良預後顯著相關。為進一步證實該作用，研究者通過原子力顯微鏡測定了細胞膜張力，發現CKAP4重塑了膀胱癌細胞膜表面中心-外圍膜張力梯度，導緻細胞的遷移能力增強，并在小鼠轉移模型中促進膀胱癌細胞向肝和肺部的轉移。有趣的是，CKAP4這一細胞力學調控因子還能夠在外泌體中表達，并經外泌體途徑實現細胞間力學信号的傳遞，從而進一步加劇膀胱癌的體内轉移。

圖2. CKAP4在膀胱癌中的作用。A，CKAP4在泛癌中的突變特征；B，CKAP4在膀胱癌中的表達情況；C，CKAP4表達對生存期的作用；D，CKAP4表達對細胞膜張力的作用；E，CKAP4表達對細胞運動的作用。

圖3.外泌體CKAP4促進膀胱癌的體内轉移。A，外泌體CKAP4對細胞遷移的作用；B，實驗分組情況；C，外泌體CKAP4促進膀胱癌肝轉移；D，外泌體CKAP4促進膀胱癌肝轉移的統計分析。

2003网站太阳集团分子科學與生物醫學實驗室（MBL）的葉茂和譚蔚泓教授為該論文的通訊作者，孫星為第一作者。謝琳、邱思源和荔輝為共同第一作者。

來源：生物院

通訊員：羅丹

責任編輯：餘楚倩