Pannexin 1 缺失破坏细胞周期进程并损害黑色素瘤肿瘤结构
Pannexin 1 Ablation Disrupts Cell Cycle Progression and Compromises the Structure of Melanoma Tumours
CRISPR-Cas9 敲除 PANX1 将 A375-P 黑色素瘤细胞周期推向 G2/M 期,并降低鸡胚尿囊膜异种移植肿瘤的表面积与活力。spironolactone 在 G1/S 检查点阻滞细胞周期(不依赖 PANX1 表达),与 PANX1 缺失联合处理球体时加剧碎片化,呈现合成致死效应;Bulk RNA 测序显示细胞周期相关基因表达下调。
连接蛋白家族成员 Pannexin 1(PANX1)长期被视为一种通道蛋白:它在细胞凋亡最早阶段介导 ATP/UTP 等"find-me"信号的释放以招募吞噬细胞 [1],而这一激活依赖效应 caspase 对其 C 端自抑制区的切割,使原本静默的通道开放 [6]。在黑色素瘤中,Panx1 的表达量与小鼠同源细胞系的侵袭性正相关,敲低后细胞向黑色素细胞表型逆转,鸡胚尿囊膜(CAM)移植瘤更小、肝转移减少 [5]。然而,PANX1 是否直接参与黑色素瘤细胞周期调控、以及它在三维肿瘤结构维持中的作用,此前并不清楚;而已知的黑色素瘤周期调控因子多集中在 MITF–p21–Rb1 轴 [2]、p16 抑癌蛋白 [3] 和 survivin [4] 等经典通路上。
这项研究用 CRISPR-Cas9 敲除或通道抑制剂丙磺舒处理 A375-P 细胞,均使细胞周期分布向 G2/M 期偏移;而另一种抑制剂螺内酯则不论 PANX1 是否表达,都把细胞周期阻滞在 G1/S 检查点。Bulk RNA 测序显示各种 PANX1 靶向策略均下调细胞周期相关基因的表达,且在 PANX1 缺失细胞中加用螺内酯时这一下调进一步加剧。在三维培养中,PANX1 的删除与抑制都破坏了肿瘤球的可压实性,表现为边界模糊、圆度下降;PANX1 敲除还增加肿瘤球碎裂,螺内酯处理使该表型加重,提示可能存在合成致死效应。液相色谱-质谱分析发现 PANX1 与 β-actin、F-actin 加帽蛋白亚基 α-1 等细胞黏附分子共免疫沉淀,暗示 PANX1 及其互作伙伴可能稳定细胞间接触。在 CAM 异种移植模型中,PANX1 敲除减小了肿瘤表面积并降低其活性。
相比此前 Panx1 敲低仅观察到移植瘤变小、转移减少 [5],这项工作用完全基因删除加药理学抑制,把 PANX1 的作用从"影响生长、迁移、侵袭"细化到具体的细胞周期检查点和肿瘤物理结构层面,并把结构表型与黏附相关互作蛋白联系起来,为靶向 PANX1 治疗黑色素瘤提供了更明确的依据。值得注意的是,丙磺舒与螺内酯造成的检查点阻滞不同,提示两种抑制剂的药理作用并非完全等同。
当然,这只是基于单一 A375-P 细胞系的预印本结果,药物效应与 PANX1 敲除的叠加是否真正构成合成致死、PANX1 与细胞骨架蛋白的结合如何稳定细胞间接触,以及这些发现能否在体内和其他黑色素瘤模型中重现,都还有待解答。
- 1.Pannexin 1 channels mediate 'find-me' signal release and membrane permeability during apoptosis · Nature 2010
- 2.Mitf cooperates with Rb1 and activates p21Cip1 expression to regulate cell cycle progression · Nature 2005
- 3.Tumour-derived p16 alleles encoding proteins defective in cell-cycle inhibition · Nature 1995
- 4.Expression and targeting of the apoptosis inhibitor, survivin, in human melanoma · J Invest Dermatol 1999
- 5.Loss of pannexin 1 attenuates melanoma progression by reversion to a melanocytic phenotype · J Biol Chem 2012
- 6.Pannexin 1, an ATP release channel, is activated by caspase cleavage of its pore-associated C-terminal autoinhibitory region · J Biol Chem 2012
来源:bioRxiv Cancer Biology · biorxiv.org