Nature Communications:科学家们揭示了转化生长因子β调控的CircITGB6在肿瘤转移中的作用

导读

转移是肿瘤相关死亡的主要原因，转化生长因子β诱导的上皮-间充质转化过程使癌细胞的转移潜能增加。然而，CircRNAs在这一过程中的参与仍然不清楚。在此，我们发现转化生长因子β诱导的CircRNA称为CircITGB6，在转化生长因子β介导的EMT过程中是一个不可或缺的因子。CircITGB6在转移性癌组织中显著上调，其高丰度与结直肠癌患者的预后不良密切相关。通过功能获得和功能丧失的分析，在体外和体内的各种模型中，CircITGB6被发现能够有效地促进EMT过程和肿瘤转移。在机制上，CircITGB6通过直接与IGF2BP3相互作用，提高了EMT促进基因PDPN的mRNA稳定性。值得注意的是，用PEI包被的特异性siRNA干扰CircITGB6有效地抑制了肝转移。因此，我们的研究揭示了由转化生长因子β调控的CircRNA在肿瘤转移中的作用，并提示靶向CircITGB6的肿瘤治疗是一种有前途的策略。

论文ID

题目：A circular RNA activated by TGFβ promotes tumor metastasis through enhancing IGF2BP3-mediated PDPN mRNA stability

译名：转化生长因子β激活的环状核糖核酸通过增强IGF2BP3介导的PDPN mRNA稳定性促进肿瘤转移    

期刊：Nature Communications                                   

IF：16.60

发表时间：2023.10.28

通讯作者单位: 四川大学

DOI号：https://doi.org/10.1038/s41467-023-42571-1        

主要内容        

尽管CircRNAs在肿瘤转移中的作用已被认识，但其在转化生长因子β介导的EMT过程中的具体意义仍不清楚。在本研究中，我们发现了一种保守的CircRNA，称为CircITGB6，它被转化生长因子β强烈地诱导，促进了结直肠癌和肺癌的转移性过程。在机制上，CircITGB6通过与IGF2BP3直接相互作用促进肿瘤转移，导致IGF2BP3激活，进而稳定其下游转录产物PDPN mRNA。此外，CircITGB6/IGF2BP3/PDPN轴的激活与肺癌患者的转移状态、结直肠癌患者的淋巴结转移增加以及预后不良密切相关，从而加强了CircITGB6在肿瘤转移中的关键作用。有趣的是，PEI包被的CircITGB6 siRNAs对转移的小鼠有令人满意的益处。总之，我们的发现支持了CircITGB6在转化生长因子β信号转导中的重要作用，并强调了靶向CircITGB6用于癌症治疗的前景。    

CircITGB6的分子机制

作为EMT重编程的关键贡献者，转化生长因子β通路使癌细胞具有从原始病变扩散到转移的能力。为了实现这一目标，最近发现了许多效应分子，包括EMT转录因子、miR-200家族和LncRNA-ATB28，参与了EMT过程和肿瘤转移，突显了转化生长因子β通路的复杂性。尽管在转移性肿瘤中发现了异常的CircRNAs，但CircRNAs在转化生长因子β介导的EMT过程中的作用仍然不清楚。在本研究中，我们发现CircITGB6是转化生长因子β网络中的一个关键因子，它可以引发EMT过程，赋予癌细胞转移特性。转化生长因子β刺激后，iTGB6的表达显著上调，且呈时间和剂量依赖性。在各种体外和体内模型中，circITGB6的表达显著促进细胞迁移和肿瘤转移，支持circITGB6作为转移特异性因子的功能。此外，约ITGB6基因敲除显著延缓了转化生长因子β所触发的EMT表型。有趣的是，大约ITGB6似乎不影响典型的EMT相关调节因子或转化生长因子β下游效应因子的表达。值得注意的是，CircITGB6对ITGB6的表达影响很小，它激活了潜在的转化生长因子β，并赋予乳腺癌免疫治疗抵抗力。尽管如此，CircITGB6过表达也可以促进细胞在ITGB6缺失时的迁移，这表明CircITGB6促进EMT不依赖ITGB6途径。关于转化生长因子β诱导的CircITGB6升高的调控机制，CircITGB6及其宿主转录产物的同时上调可能与转录激活有关。需要进一步的努力来确定负责转化生长因子β诱导的大约ITGB6激活的特定转录因子。    

转化生长因子β诱导的CircRNA CircITGB6的特性

最近的研究表明，CircRNAs通过与RNA结合蛋白相互作用来调节基因表达，从而发挥其生物学功能。在此，我们确定IGF2BP3是一种转化生长因子β反应的CircITGB6相互作用因子，其缺失消除了CircITGB6的促转移作用，这与IGF2BP3与肿瘤转移呈正相关一致。详细地说，iTGB6内的‘CAUU’基序对于它与IGF2BP3的直接相互作用是必不可少的，因为该基序从‘CAUU’突变到“GUUU”破坏了iTGB6/IGF2BP3的相互作用。因此，大约ITGB6/IGF2BP3相互作用增加了PDPN mRNA的稳定性，而PDPN mRNA编码一个关键的转移促进因子。PDPN通过结合ERM蛋白重塑肌动蛋白细胞骨架，促进肿瘤转移。PDPN的缺失显著抑制了转化生长因子β诱导的EMT过程，表明PDPN在EMT过程和肿瘤转移中的意义。在选定的脑转移细胞模型和肝转移小鼠模型中，由于PDPN丰度上调，促进了EMT过程和迁移，进一步证实了PDPN促进肿瘤侵袭。值得注意的是，不同的IGF2BP3 KH结构域分别与CircITGB6和PDPN mRNA相互作用，这排除了CircITGB6与PDPN mRNA竞争IGF2BP3相互作用的可能性。我们的数据显示，IGF2BP364，65的另一个已知靶点MMP9也被CircITGB6诱导，这意味着CircITGB6的结合可能会改变IGF2BP3的蛋白质确认，促进其与下游mRNA片段的相互作用。然而，这种复杂的分子机制还需要进一步探讨。    

ITGB6序列中IGF2BP3结合位点的鉴定

转移仍然是癌症相关死亡的最重要原因。尽管如此，在目前的抗癌治疗中，一类有效的、临床上可行的抗侵袭和抗转移药物仍存在迫切需求。通过互补碱基配对，小干扰RNA能够沉默mRNAs和ncRNAs的特异性基因表达。针对传统的小分子化学分子和抗体药物难以靶向的ncRNAs，siRNAs扩大了靶向谱，是最吸引人的优势之一。最近FDA批准了Patisiran和Givosiran，进一步证明了RNAi策略的可行性。基于CircITGB6在促进肿瘤转移中的重要作用以及CircITGB6在转移癌组织中的特异性高表达，我们制备了一种PEI包被的siRNA化合物，特异性地降低了CircITGB6的表达，以探索其在广泛应用的小鼠结直肠癌肝转移模型中的治疗潜力。令我们惊讶的是，PEI包被的CircITGB6 siRNA对荷瘤小鼠表现出了令人满意的益处，这证明了它减少了肝脏转移灶的数量和大小，延长了荷瘤小鼠的生存时间。此外，这种治疗耐受性很好，因为在小鼠身上没有观察到明显的毒性。值得注意的是，在CircITGB6的回剪接位点周围有候选的PAM序列，这使得基于CRISPR/Cas的方法有效地药理学地靶向了CircITGB6的表达。    

靶向CircITGB6能有效抑制肿瘤转移

总结

在本研究中，我们发现来自ITGB6的高度保守的CircRNA，CircITGB6(HSA_CIRC_0056856)，在转化生长因子β的诱导下，在人类转移癌标本中显著上调。此外，CircITGB6还能有效地诱导EMT过程，促进多种肿瘤的体内转移。此外，CircITGB6的促转移作用很大程度上归功于其与IGF2BP3直接相互作用稳定PDPN mRNA的能力，后者编码一种诱导EMT和转移的关键效应蛋白。重要的是，体内输送PEI包被的CircITGB6 siRNA复合体可以显著抑制肝转移并延长肝转移小鼠的生存时间。我们的研究结果表明，CircITGB6是一种关键的转化生长因子β效应因子，是肿瘤治疗的潜在治疗靶点。综上所述，我们的研究强调了操纵CircITGB6表达来治疗转移性癌症的可行性和治疗潜力。    

原文链接

https://doi.org/10.1038/s41467-023-42571-1

转自：“生物医学科研之家”微信公众号

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