流场下CD44-HA介导的癌症细胞的粘附、MT1-MMP的表达及其力学信号通路
CD44是一种非激酶跨膜糖蛋白，高表达于多种癌症细胞上，是癌症转移过程的重要粘附分子。血流剪切力作用下，癌症细胞上的CD44会特异性结合血管壁上的透明质酸(Hyaluronicacid,HA)介导细胞的栓缚、滚动和粘附，进而募集膜1型基质金属蛋白酶(Membrane-type1matrixmetalloproteinase,MT1-MMP)共同锚定在细胞伪足上，通过切割CD44的胞外域及降解胞外基质，促进癌症的迁移。但是，CD44-HA介导癌症细胞粘附、募集MT1-MMP膜表达的反应动力学机制以及血流剪应力的调控都尚未清晰。所以，我们利用流式细胞术、平行平板流动腔、免疫荧光抗体技术及分子动力学模拟等研究手段，分析CD44结合HA介导癌症的粘附、MT1-MMP的膜表达过程中所涉及的分子机制和力学信号通路，分析力在该过程中是如何传递、如何调控等问题。 本文结果表明，第一，借助平行平板流动腔装置进行实验，发现流场下CD44-HA特异性介导MDA-MB-231细胞的慢速滚动而促进细胞的粘附。同时，发现低剪切力、HA的包埋方式(生物素-亲和素结合)、浓度均能极显著地正向调控MDA-MB-231细胞的粘附，100ug/ml10kDaHA以生物素-亲和素结合的方式进行底板功能化时滚动、粘附事件显著提高。并且，HA结合CD44在介导不同细胞的滚动粘附过程中的扮演不同角色：在MDA-MB-231细胞上HA结合CD44主导细胞的粘附，而在HL60细胞上CD44-HA在细胞被捕获后辅助细胞的快速滚动、粘附。第二，采用平行平板流动腔结合免疫荧光抗体实验分析MT1-MMP膜表达的时空变化，发现力、HA均可正向调控MT1-MMP膜表达，尤其是力刺激下细胞会加快、加强MT1-MMP释放到膜上。而且，力协同HA对MT1-MMP表达的影响极显著，可短时间更快、更强地刺激细胞膜上表达MT1-MMP。此外，埃兹蛋白/根蛋白/膜突蛋白(Ezrin/Radixin/Moesin,ERM)也参与该过程。第三，通过计算机分子动力学模拟的手段研究，发现MT1-MMP与ERM蛋白具有较好的力学稳定性，恒速拉伸下能保持完好结合5ns再解离，其最大断裂力为200-250pN，而且10pN条件下的恒力拉伸可增强MT1-MMP/ERM结合的亲和力。 由上述结果，本文提出一条由CD44-HA介导的力学通路：流场下，CD44可结合HA介导癌症细胞的滚动、粘附，促使细胞停留于适宜生长的位置，从而促进癌症转移。并且两者的相互作用还可增加MT1-MMP的膜表达，MT1-MMP又可结合ERM蛋白发挥其生物学功能——酶解细胞外基质以及酶切CD44，促进癌症细胞的迁移过程。 本研究从分子-细胞层面上揭示力是如何调控CD44-HA介导的癌症粘附、MT1-MMP膜表达的过程及力学信号的传导，为深入理解癌症粘附、迁移路径与抗癌治疗提供思路和帮助。
恶性肿瘤;转移过程;非激酶跨膜糖蛋白;透明质酸;1型基质金属蛋白酶;力-化学信号传递
华南理工大学
硕士
药学
方颖;黄文华
2022
中文
R730.23
2022-12-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）