采用系统生物学方法分析乳腺癌转移中Runx2对细胞外基质重塑

采用系统生物学方法分析乳腺癌转移中Runx2对细胞外基质重塑的调节机制李晓青杜欣杨帆冯玉梅天津医科大学附属肿瘤医院生化及分子生物学室研究背景细胞外基质（extracellularmatrix，ECM）癌细胞迁移的屏障癌细胞迁移的必要介质ECM重塑是肿瘤转移的关键步骤肿瘤细胞接受细胞外信号自身分泌或刺激间质细胞分泌基质蛋白酶降解ECM成分ECM成分的重新合成和构建乳腺癌转移过程中ECM重塑调控机制研究预测乳腺癌转移的分子标志阻断乳腺癌转移的关键靶点系统生物学高通量基因调控网络构建前期研究结果ECM重塑相关基因与成骨特异性转录因子（runt-relatedtranscriptionfactor2,Runx2）呈相关性表达Runx2基因定位：6p21蛋白功能•转录因子，特异性结合序列ACCACAxA（x为任意碱基）•参与骨基质蛋白的合成与装配•调节肿瘤细胞的增殖、侵袭和运动能力上游调控信号：WNT、MAPK、PI3K和BMP/SAMDs等下游转录调控基因：p21，RANKL，MMP2，MMP9，MMP13，VEGF，OP和BSP等研究目的构建Runx2对ECM重塑生物学调控网络分析乳腺癌转移过程中Runx2对ECM重塑的调节机制研究方法调控方向确定数据来源候选基因筛选实验及文献验证调控网络构建ChIP启动子区有无Runx2结合位点49例乳腺原发癌和15例淋巴结转移癌的基因表达谱数据与Runx2表达相关的基因细胞定位基因功能ECM组分ECM降解酶细胞外信号分子膜受体信号分子Runx2调节ECM重塑候选基因Runx2上游调控候选信号分子Runx2表达量变化阻断上游信号通路文献证实的调控关系Runx2与ECM组分启动子结合Runx2对ECM重塑生物学调控网络Runx2下游转录调控候选基因r0.5无有研究结果Runx2调节ECM重塑候选基因（52个）ECM成分11个ECM降解酶及抑制剂8个细胞信号分子33个Runx2上游调控候选信号分子（19个）——启动子区无Runx2结合位点4个基因参与WNT信号通路3个基因参与TGF/BMPs信号通路4个生长因子信号分子8个G蛋白信号分子Runx2下游转录调控候选基因（33个）——启动子区存在Runx2结合位点11个ECM组分8个ECM降解酶及抑制剂14个信号分子Runx2上下游调控候选基因验证PubMed数据库证实的调节关系上游调控信号分子：SFRP2、TIP-1、DKK3、FST、FSTL1、CKTSF1B1下游转录调控ECM重塑相关基因：COL10A1、ECM2、OSF-2、COL1A1、MMP13本课题组实验证实的调节关系SB-431542阻断TGF/BMPs信号通路后，Runx2表达量下调ChIP实验证实COL11A1启动子区存在Runx2蛋白的结合模序Runx2调控的ECM重塑生物学调控网络信号分子WNT信号通路TGF/BMPs信号通路G蛋白信号分子生长因子受体Runx2细胞外基质（ECM）ECM降解酶及抑制剂信号分子信号分子细胞膜细胞膜讨论Runx2上游调控信号通路Wnt信号通路Wnt蛋白与Fzd受体及LRP5/6辅助受体结合，使细胞内DSH磷酸化激活，抑制CTNNB1降解复合体解聚，CTNNB1降解受阻，在胞浆内累积，并进入细胞核与T细胞因子TCF/LEF结合，促进Runx2基因的转录WNT2、SFRP2、TIP-1、DKK3是Wnt信号通路的调节因子TGFB/BMPs信号通路BMPs/TGF-Smads复合物可以通过识别Runx2蛋白羧基端SMID/NMTS结构域，启动Runx2的转录活性FST、FSTL1、CKTSF1B1调节TGFB/BMPs信号通路Runx2下游转录调控的ECM重塑相关基因ECM重塑相关基因：COLs、OSF-2、ECM2、MMP13、TIMP2、MMP9和MMP13等结论WNT和TGF/BMPs是启动Runx2表达的主要信号通路Runx2通过转录调节ECM组分、ECM降解酶及其抑制剂和信号分子调节ECM重塑，促进癌细胞完成转移的生物学过程.