《Cellular Signalling》：Selenium-binding protein 1 suppresses cell cycle progression via cyclin-dependent kinase 2 breakdown in colon carcinoma
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SELENBP1通過結(jié)合CDK2并促進(jìn)其泛素化降解抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞周期，從而抑制腫瘤生長。
張曉天|張東|劉啟昌|曹志鵬|楊茹|李亮|洪潤琦|胡志清|朱建康|陳瑞|牛庚明|韓善亮|柯崇偉|陳亮
復(fù)旦大學(xué)附屬上海市第五人民醫(yī)院普通外科，上海200240，中華人民共和國
摘要
硒結(jié)合蛋白1（SELENBP1）可能在結(jié)直腸癌（CRC）中起到腫瘤抑制基因的作用。然而，SELENBP1是否調(diào)節(jié)由周期依賴性激酶2（CDK2）控制的細(xì)胞周期進(jìn)程仍不清楚。在此，我們基于之前的觀察結(jié)果驗(yàn)證了SELENBP1與CDK2的細(xì)胞內(nèi)結(jié)合。我們研究了SELENBP1對視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白（RB）信號通路激活和CDK2介導(dǎo)的細(xì)胞周期進(jìn)程的調(diào)控作用。最后，我們探討了SELENBP1抑制CDK2表達(dá)的分子機(jī)制。無論是外源誘導(dǎo)還是內(nèi)源性表達(dá)的SELENBP1都能與培養(yǎng)的CRC細(xì)胞中的CDK2結(jié)合。SELENBP1抑制了CDK2的表達(dá)并激活了RB信號通路。研究表明，SELENBP1通過泛素化作用抑制細(xì)胞周期并抑制腫瘤生長。我們得出結(jié)論，SELENBP1作為一種潛在的腫瘤抑制相關(guān)基因，通過阻斷間期和有絲分裂的連續(xù)性，并通過誘導(dǎo)CDK2的泛素化降解來抑制CRC中的腫瘤生長。
引言
結(jié)直腸癌（CRC）對全球人口構(gòu)成了重大健康威脅[1]。盡管在過去幾十年中，CRC的檢測和治療取得了顯著進(jìn)展，但許多患者仍會出現(xiàn)疾病進(jìn)展和轉(zhuǎn)移[2]。多種因素對CRC的發(fā)展和擴(kuò)散的影響已得到廣泛研究[[3],[4],[5]]。然而，有效治療靶點(diǎn)的缺乏仍然是一個主要挑戰(zhàn)。為了識別新的CRC治療靶點(diǎn)，理解癌癥發(fā)生和腫瘤發(fā)展的基本原理至關(guān)重要。
持續(xù)的增殖信號是癌癥的一個關(guān)鍵特征。由于細(xì)胞生長和分裂周期的紊亂，癌細(xì)胞幾乎具有無限的生長潛力[6,7]。周期蛋白和周期依賴性激酶（CDKs）是細(xì)胞周期的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。促有絲分裂信號（如生長因子）會誘導(dǎo)周期蛋白和CDKs組裝成活性復(fù)合物，這些復(fù)合物會磷酸化底物以促進(jìn)細(xì)胞周期的轉(zhuǎn)換。視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤（RB）腫瘤抑制基因是周期蛋白/CDKs的關(guān)鍵底物，它通過轉(zhuǎn)錄抑制E2F調(diào)控下的基因來調(diào)節(jié)細(xì)胞周期和細(xì)胞增殖，而這種抑制作用可以被CDK4/6-周期蛋白D和CDK2/周期蛋白E組成的復(fù)合體通過過度磷酸化和失活RB所拮抗（參見[[8],[9],[10],[11]]）。因此，CDK/周期蛋白復(fù)合物是抗癌治療的有希望的靶點(diǎn)。臨床前研究表明，CDK4/6抑制劑可以成功抑制RB的磷酸化和E2F靶基因。然而，其臨床療效僅在某些腫瘤類型中得到證實(shí)，這可能與RB信號通路完整有關(guān)[8,11]。此外，由于CDKs之間的功能冗余，靶向單個CDK可能會誘導(dǎo)補(bǔ)償性細(xì)胞分裂[12]。這些觀察結(jié)果提出了探索更有效控制異常細(xì)胞周期靶點(diǎn)的需求。
硒結(jié)合蛋白1（SELENBP1）是一種可以直接與硒結(jié)合的蛋白質(zhì)，參與體內(nèi)的多種生理過程，包括細(xì)胞分化和成熟[13,14]、蛋白質(zhì)運(yùn)輸和分解[15,16]、H2S生成以及脂肪生成[17]。此外，我們團(tuán)隊(duì)之前的研究已經(jīng)證明SELENBP1在CRC[13],[18],[19],[20]以及許多其他癌癥[17],[21],[22],[23],[24],[25],[26],[27]中起到腫瘤抑制作用。在我們最近的研究中，我們發(fā)現(xiàn)SELENBP1通過結(jié)合DLL4并抑制Notch/DLL4信號通路來抑制CRC中的腫瘤血管生成，并確定了CDK2作為SELENBP1的另一個潛在結(jié)合伙伴[19]。然而，SELENBP1是否與CDK2相互作用從而阻礙CRC中的細(xì)胞周期進(jìn)程仍不清楚。
在這項(xiàng)研究中，我們調(diào)查了SELENBP1與CDK2在CRC中的相互作用。我們證明了SELENBP1在體外和小鼠體內(nèi)都能抑制腫瘤生長。同時，還研究了SELENBP1對CDK2介導(dǎo)的細(xì)胞周期進(jìn)程的基本機(jī)制和調(diào)控作用。
部分摘錄
免疫熒光（IF）染色和CRC組織微陣列（TMA）
本研究遵循了《赫爾辛基宣言》中的指南，并得到了上海市第五人民醫(yī)院倫理委員會的批準(zhǔn)。所有患者均提供了知情同意。臨床樣本收集、TMA制備和IF染色均按照之前的描述進(jìn)行[19,28]。簡而言之，TMA（武漢賽威生物技術(shù)有限公司，武漢，中國）使用抗SELENBP1、抗CDK2、抗周期蛋白E和抗Ki-67抗體進(jìn)行了染色[29]。我們機(jī)構(gòu)的專家病理學(xué)家進(jìn)行了...
SELENBP1與CDK2相互作用并抑制細(xì)胞周期進(jìn)程
先前的研究表明，SELENBP1可以抑制CRC細(xì)胞和人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVECs）的生長[19,20]。此外，我們使用IP和質(zhì)譜技術(shù)確定了CDK2是SELENBP1的潛在結(jié)合伙伴[19]。因此，我們旨在確定SELENBP1是否通過與CDK2相互作用來抑制細(xì)胞增殖。首先，我們進(jìn)行了共IP分析以確認(rèn)V5-SELENBP1和Flag-CDK2的細(xì)胞內(nèi)結(jié)合。我們的結(jié)果表明SELENBP1與...
討論
癌癥基因組圖譜（TCGA）數(shù)據(jù)庫和先前的研究均報(bào)告稱，SELENBP1在多種腫瘤類型中的表達(dá)受到抑制[18],[21],[22],[23],[25],[34],[35],[36],[37],[38]]。其中一些研究還表明，SELENBP1表達(dá)受到抑制與患者預(yù)后不良有關(guān)[18],[21],[22],[27],[35],[38]。此外，SELENBP1通過抑制腫瘤血管生成[19]、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）[20]、轉(zhuǎn)移[20,39]、藥物敏感性[37]、氧氣消耗[21]等因素...
結(jié)論
在本研究中，我們發(fā)現(xiàn)了SELENBP1在CRC中的新功能，即通過促進(jìn)CDK2的降解來抑制細(xì)胞周期進(jìn)程并減緩腫瘤生長。因此，將SELENBP1重新引入腫瘤細(xì)胞可能代表了一種新型的個性化癌癥治療方法。
以下是與本文相關(guān)的補(bǔ)充數(shù)據(jù)。
CRediT作者貢獻(xiàn)聲明
張曉天：研究、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)管理。張東：研究、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)管理。劉啟昌：研究、數(shù)據(jù)分析。曹志鵬：研究、數(shù)據(jù)分析。楊茹：數(shù)據(jù)分析、寫作——審稿與編輯。洪潤琦：研究、數(shù)據(jù)分析。胡志清：研究、數(shù)據(jù)分析。朱建康：研究、數(shù)據(jù)分析。牛庚明：概念構(gòu)思。韓善亮：...
倫理指南
復(fù)旦大學(xué)附屬上海市第五人民醫(yī)院的機(jī)構(gòu)倫理委員會批準(zhǔn)了本研究方案，該方案遵循了《赫爾辛基宣言》的指南（倫理批準(zhǔn)編號2017–097）。由于本研究的回顧性性質(zhì)，不需要書面知情同意。
資助
上海閔行區(qū)衛(wèi)生委員會（編號2020 MWDXK02）和閔行區(qū)高級專業(yè)醫(yī)師培訓(xùn)計(jì)劃（編號2020MZYS21）資助了這項(xiàng)研究。資金來源對研究設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)收集、分析、解釋、寫作或發(fā)表決定沒有影響。利益沖突聲明
作者聲明他們沒有已知的可能會影響本文報(bào)告工作的財(cái)務(wù)利益或個人關(guān)系。
致謝
我們感謝醫(yī)院中央實(shí)驗(yàn)室提供的技術(shù)支持。
