天津医科大学牛瑞芳/张飞揭示乳腺癌增殖机制

10月17日，天津医科大学研究学者在期刊《Cell Death & Disease》上发表题为“RACK1 facilitates breast cancer progression by competitively inhibiting the binding of β-catenin to PSMD2 and enhancing the stability of β-catenin”的研究论文，研究结果表明，RACK1通过增强β-连环蛋白的稳定性促进了乳腺癌的进展。我们鉴定了PSMD2作为RACK1和β-连环蛋白的新结合伴侣，虽然RACK1本身并不与β-连环蛋白直接结合，但它抑制了PSMD2与β-连环蛋白的相互作用及随后的蛋白酶体降解过程。因此，我们揭示了PSMD2、RACK1和β-连环蛋白之间的一种新的相互作用模式，可能参与调控WNT通路的激活，因此，针对该通路可能是治疗乳腺癌的有效方式之一。

研究背景

激活型C激酶1受体（RACK1）是一个关键的支架蛋白，具有多功能和多方面的特性。通过介导蛋白质间相互作用，RACK1整合了参与调节各种生理和病理过程的多个细胞内信号。根据其结合蛋白的差异，RACK1在不同的组织和细胞中表现出多样化的功能。RACK1的异常表达或其信号通路的改变与多种疾病相关，但其中涉及的机制尚待阐明。

RACK1的失调已被认为与多种癌症的发生和进展有关。在大多数情况下，据报道，RACK1在多种癌症中促进增殖、放疗和化疗抗性、侵袭和转移，例如肺癌、肝癌、乳腺癌、食管癌、黑色素瘤、胶质瘤、骨髓瘤和神经母细胞瘤。一致地，RACK1表达水平较高的癌症患者与不良预后相关。因此，RACK1在这些类型的癌症中充当肿瘤促进因子。然而，RACK1抑制胃癌细胞的增殖和转移，可能也具有肿瘤抑制作用。

RACK1通过影响乳腺癌细胞中β-连环蛋白的表达来促进增殖

为了确定RACK1如何调控乳腺癌细胞的增殖能力，我们利用抗Flag抗体进行共免疫沉淀（IP）实验，在之前获得的RACK1-flag表达的MDA-231细胞中进行，并通过质谱分析分析IP产物。共鉴定了110个与RACK1特异性相互作用的蛋白质。KEGG富集分析显示，蛋白酶体通路在RACK1相互作用组中显著富集。

此外，根据TCPA中的乳腺癌数据，RACK1共表达基因集也在蛋白酶体通路中富集。这些结果表明，RACK1的功能可能与蛋白酶体密切相关。众所周知，WNT信号传导的经典增殖相关分子β-连环蛋白的稳定性是由蛋白酶体通路调节的。为了探究RACK1是否对β-连环蛋白具有功能调节作用，我们检测了RACK1沉默细胞中β-连环蛋白的蛋白水平。RACK1的沉默显著降低了五种乳腺癌细胞系中β-连环蛋白的蛋白水平。

此外，在RACK1沉默细胞中恢复RACK1也使MDA-231细胞中的β-连环蛋白表达得以恢复。此外，在异种移植组织标本中，与对照组相比，RACK1沉默组中β-连环蛋白的表达水平也显著降低，且核定位的β-连环蛋白在RACK1沉默组中也较低。同时，通过TOPflash实验测量，与对照细胞相比，RACK1沉默细胞中β-连环蛋白依赖的TCF/LEF转录活性显著降低。同样，与对照细胞相比，RACK1沉默细胞中WNT3A诱导的TCF报告基因活性也显著降低。相反，RACK1上调增加了β-连环蛋白依赖的TCF/LEF转录活性和WNT3A诱导的TCF报告基因活性。

这些数据表明，RACK1调节乳腺癌细胞中β-连环蛋白的表达和经典WNT通路的激活。为了确定RACK1对增殖的影响是否通过β-连环蛋白介导，我们沉默了β-连环蛋白的表达，并发现β-连环蛋白沉默并不影响RACK1蛋白水平。然而，与对照细胞相比，β-连环蛋白沉默细胞的增殖能力显著降低。因此，这些结果表明RACK1作用于β-连环蛋白的上游。随后，我们检查了细胞周期及相关蛋白的变化，发现β-连环蛋白沉默细胞显示出G2/M期比例明显增加以及细胞素B1表达减少的特点，与RACK1沉默细胞类似。综上所述，这些结果表明RACK1通过影响β-连环蛋白的蛋白水平和促进细胞周期进展来促进乳腺癌细胞的增殖。

研究结果

综上所述，我们的研究结果表明，RACK1通过增强β-连环蛋白的稳定性促进了乳腺癌的进展。我们鉴定了PSMD2作为RACK1和β-连环蛋白的新结合伴侣，虽然RACK1本身并不与β-连环蛋白直接结合，但它抑制了PSMD2与β-连环蛋白的相互作用及随后的蛋白酶体降解过程。因此，我们揭示了PSMD2、RACK1和β-连环蛋白之间的一种新的相互作用模式，可能参与调控WNT通路的激活，因此，针对该通路可能是治疗乳腺癌的有效方式之一。