采用系统生物学方法分析乳腺癌转移中Runx2对细胞外基质课件

1、采用系统生物学方法分析乳腺癌转移中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对细胞外基质重塑的调节机制 李晓青李晓青 杜欣杜欣 杨帆杨帆 冯玉梅冯玉梅 天津医科大学附属肿瘤医院生化及分子生物学室天津医科大学附属肿瘤医院生化及分子生物学室 研究背景研究背景 v 细胞外基质（细胞外基质（extracellular matrix，ECM） 癌细胞迁移的屏障癌细胞迁移的屏障 癌细胞迁移的必要介质癌细胞迁移的必要介质 v ECM重塑是肿瘤转移的关键步骤重塑是肿瘤转移的关键步骤 肿瘤细胞接受细胞外信号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自身分泌或刺

2、激间质细胞分泌基质蛋白酶降解ECM成分成分 ECM成分的重新合成和构建成分的重新合成和构建 v 乳腺癌转移过程中乳腺癌转移过程中ECM重塑调控机制研究重塑调控机制研究 预测乳腺癌转移的分子标志预测乳腺癌转移的分子标志 阻断乳腺癌转移的关键靶点阻断乳腺癌转移的关键靶点 v 系统生物学系统生物学 高通量高通量 基因调控网络构建基因调控网络构建 前期研究结果前期研究结果 v ECM重塑相关基因与成骨特异性转录因子（重塑相关基因与成骨特异性转录因子（runt-related transcription factor 2, Runx2）呈相关性表达）呈相关性表达 v Runx2 基因定位：基因定位：6p

3、21 蛋白功能蛋白功能 转录因子，特异性结合序列转录因子，特异性结合序列ACCACAxA（x为任意碱基）为任意碱基） 参与骨基质蛋白的合成与装配参与骨基质蛋白的合成与装配 调节肿瘤细胞的增殖、侵袭和运动能力调节肿瘤细胞的增殖、侵袭和运动能力 上游调控信号：上游调控信号：WNT、MAPK、PI3K和和BMP/SAMDs等等 下游转录调控基因：下游转录调控基因：p21，RANKL，MMP2，MMP9，MMP13， VEGF，OP和和BSP等等 研究目的研究目的 v 构建构建Runx2对对ECM重塑生物学调控网络重塑生物学调控网络 v 分析乳腺癌转移过程中分析乳腺癌转移过程中Runx2对对ECM重塑

4、的调节机制重塑的调节机制 研究方法研究方法 调控方向确定调控方向确定 数据来源数据来源 候选基因筛选候选基因筛选 实验及文献验证实验及文献验证 调控网络构建调控网络构建 ChIP 启动子区有无Runx2结合位点 49例乳腺原发癌和例乳腺原发癌和15例淋巴例淋巴 结转移癌的基因表达谱数据结转移癌的基因表达谱数据 与与Runx2表达相关的基因表达相关的基因 细胞定位细胞定位基因功能基因功能 ECM组分组分ECM降解酶降解酶细胞外信号分子细胞外信号分子 膜受体信号分子膜受体信号分子 Runx2调节调节ECM重塑候选基因重塑候选基因 Runx2上游调控候选信号分子上游调控候选信号分子 Runx2表达量

5、变化表达量变化 阻断上游信号通路 文献证实的调控关系文献证实的调控关系Runx2与与ECM组分启动子结合组分启动子结合 Runx2对对ECM重塑生物学调控网络重塑生物学调控网络 Runx2下游转录调控候选基因下游转录调控候选基因 r0.5 无 有 研究结果研究结果 v Runx2调节调节ECM重塑候选基因重塑候选基因（52个）个） ECM成分成分11个个 ECM降解酶及抑制剂降解酶及抑制剂8个个 细胞信号分子细胞信号分子33个个 v Runx2上游调控候选信号分子（上游调控候选信号分子（19个）个）启动子区无启动子区无Runx2结合位点结合位点 4个基因参与个基因参与WNT信号通路信号通路 3

6、个基因参与个基因参与TGF/BMPs信号通路信号通路 4个生长因子信号分子个生长因子信号分子 8个个G蛋白信号分子蛋白信号分子 v Runx2下游转录调控候选基因（下游转录调控候选基因（33个）个）启动子区存在启动子区存在Runx2结合位点结合位点 11个个ECM组分组分 8个个ECM降解酶及抑制剂降解酶及抑制剂 14个信号分子个信号分子 Runx2Runx2上下游调控候选基因验证上下游调控候选基因验证 v PubMed数据库证实的调节关系数据库证实的调节关系 上游调控信号分子：上游调控信号分子：SFRP2、TIP-1、DKK3、FST、FSTL1、 CKTSF1B1 下游转录调控下游转录调控

7、ECM重塑相关基因：重塑相关基因：COL10A1、ECM2、OSF-2、 COL1A1、MMP13 v 本课题组实验证实的调节关系本课题组实验证实的调节关系 SB-431542阻断阻断TGF/BMPs信号通路后，信号通路后，Runx2表达量下调表达量下调 ChIP实验证实实验证实COL11A1启动子区存在启动子区存在Runx2蛋白的结合模序蛋白的结合模序 Runx2Runx2调控的调控的ECMECM重塑生物学调控网络重塑生物学调控网络 信号分子信号分子 WNT信号通路信号通路TGF/BMPs信号通路信号通路 G蛋白信号分子蛋白信号分子生长因子受体生长因子受体 Runx2 细胞外基质（细胞外基质

8、（ECM）ECM降解酶及抑制剂降解酶及抑制剂 信号分子信号分子 信号分子信号分子 细胞膜 细胞膜 讨论讨论 v Runx2上游调控信号通路上游调控信号通路 Wnt信号通路信号通路 Wnt蛋白与蛋白与Fzd受体及受体及LRP 5/6辅助受体结合，使细胞内辅助受体结合，使细胞内DSH磷酸化磷酸化 激活，抑制激活，抑制CTNNB1降解复合体解聚，降解复合体解聚，CTNNB1降解受阻，在胞浆降解受阻，在胞浆 内累积，并进入细胞核与内累积，并进入细胞核与T细胞因子细胞因子TCF/LEF结合，促进结合，促进Runx2基因基因 的转录的转录 WNT2、SFRP2、TIP-1、DKK3是是Wnt信号通路的调节因子信号通路的调节因子 TGFB/BMPs信号通路信号通路 BMPs/TGF -Smads复合物可以通过识别复合物可以通过识别Runx2蛋白羧基端蛋白羧基端 SMID/NMTS结构域，启动结构域，启动Runx2的转录活性的转录活性 FST、FSTL1、CKTSF1B1调节调节TGFB/BMPs信号通路信号通路 v Runx2下游转录调控的下游转录调控的ECM重塑相关基因重塑相关基因 ECM重塑相关基因：重塑相关基因：COLs、OSF-2、ECM2、MMP13、TIMP2、 MMP9和和MMP13等等 结论结论 v WNT和和T