叶茂/谭蔚泓团队揭示膀胱癌细胞膜张力的关键调控蛋白

4月11日，化学生物传感与计量学国家重点实验室、湖南大学分子科学与生物医学实验室（MBL）叶茂/谭蔚泓教授团队在《美国科学院院刊》（PNAS）杂志发表题为“Elucidation of CKAP4-remodeled cell mechanics in driving metastasis of bladder cancer through aptamer-based target discovery”的文章，开拓了膀胱癌力学研究的新方向，为膀胱癌的防治提供了新思路。

该研究利用特异性靶向膀胱癌细胞的核酸适体spl3c作为分子工具，发现在膀胱癌细胞中特异性高表达蛋白-CKAP4，明确其作为细胞膜张力调控关键因子，能重塑细胞膜中心-边缘的张力梯度，促进膀胱癌细胞的迁移。同时，还能“搭乘”外泌体实现细胞间的力学信号传递，从而加剧膀胱癌在体内的转移。

细胞膜张力由细胞黏附、骨架重排和细胞形变能力等多种作用共同决定，反映了细胞的力响应和力传递性能、肿瘤细胞运动和转移能力。膀胱癌发病于膀胱上皮，其肌层浸润和转移能力较强，因此从细胞力学角度揭示膀胱癌转移特性具有重要意义，但是至今调控其细胞力学的分子机制尚未明确。为此，该项研究中研究人员以人膀胱癌细胞为正筛细胞，以人输尿管上皮永生化细胞为负筛细胞，基于cell-SELEX筛选技术，获得了一条能特异性靶向人膀胱癌细胞的核酸适体-spl3c，并通过pull-down实验和质谱分析，鉴定其结合的靶标蛋白为CKAP4。

图1. 膀胱癌特异性核酸适体的筛选及靶标鉴定。A，流式细胞术监测筛选进程；B，核酸适体spl3的选取；C，核酸适体的细胞靶向性；D，核酸适体结合蛋白的凝胶电泳；E，核酸适体靶标CKAP4的鉴定；F，核酸适体与CKAP4结合的计算机模拟。

研究人员通过对数据库分析发现CKAP4在膀胱癌中显著高表达，并与膀胱癌的转移和不良预后显著相关。为进一步证实该作用，研究者通过原子力显微镜测定了细胞膜张力，发现CKAP4重塑了膀胱癌细胞膜表面中心-外围膜张力梯度，导致细胞的迁移能力增强，并在小鼠转移模型中促进膀胱癌细胞向肝和肺部的转移。有趣的是，CKAP4这一细胞力学调控因子还能够在外泌体中表达，并经外泌体途径实现细胞间力学信号的传递，从而进一步加剧膀胱癌的体内转移。

图2. CKAP4在膀胱癌中的作用。A，CKAP4在泛癌中的突变特征；B，CKAP4在膀胱癌中的表达情况；C，CKAP4表达对生存期的作用；D，CKAP4表达对细胞膜张力的作用；E，CKAP4表达对细胞运动的作用。

图3.外泌体CKAP4促进膀胱癌的体内转移。A，外泌体CKAP4对细胞迁移的作用；B，实验分组情况；C，外泌体CKAP4促进膀胱癌肝转移；D，外泌体CKAP4促进膀胱癌肝转移的统计分析。

化学生物传感与计量学国家重点实验室、湖南大学分子科学与生物医学实验室（MBL）的叶茂和谭蔚泓教授为该论文的通讯作者，孙星为第一作者。谢琳、邱思源和荔辉为共同第一作者。

来源：生物院