7月11日，國際學(xué)術(shù)期刊PLOS Pathogens 發(fā)表了中國科學(xué)院上海巴斯德研究所藍(lán)柯研究組題為Oncogenic Herpesvirus KSHV Hijacks BMP-Smad1-Id Signaling to Promote Tumorigenesis 的研究論文。
卡波氏肉瘤相關(guān)皰疹病毒（Kaposi’s sarcoma associated herpesvirus, KSHV）是一種重要的人類腫瘤病毒，它與卡波氏肉瘤（Kaposi’s sarcoma, KS）、原發(fā)性滲出性淋巴瘤（Primary effusion lymphoma, PEL）及多中心卡斯特曼病（Multicentric Castleman Disease, MCD）等惡性腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)，其中卡波氏肉瘤是艾滋病患者中常見的腫瘤及其致死原因。研究組在前期工作中發(fā)現(xiàn)KSHV潛伏感染過程中主要表達(dá)的蛋白Latency Associated Nuclear Antigen（LANA）可通過抑制宿主重要信號(hào)分子Notch1的泛素化降解從而導(dǎo)致其在細(xì)胞內(nèi)的聚集并促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖 (Lan, et al. J Virol, 2005; Lan, et al. PNAS 2007)；另一方面，LANA還能穩(wěn)定Notch信號(hào)通路重要的下游效應(yīng)分子Hey1的表達(dá)，促進(jìn)腫瘤血管生成（Wang, et al. Cancer Res, 2014）。
為了進(jìn)一步探索LANA在KSHV相關(guān)腫瘤發(fā)生發(fā)展中的功能機(jī)制，在藍(lán)柯研究員及美國南加州大學(xué)高守疆教授的指導(dǎo)下，助理研究員梁德光博士和研究實(shí)習(xí)員呼浩等通過串聯(lián)親和純化技術(shù)（TAP），鑒定出BMP通路的重要信號(hào)分子Smad1是潛在的LANA相互作用蛋白。通過免疫共沉淀等技術(shù)，研究人員證實(shí)LANA與Smad1 C端的MH2結(jié)構(gòu)域相互作用，并且發(fā)現(xiàn)LANA能顯著穩(wěn)定BMP2介導(dǎo)的Smad1 C端SXS motif的磷酸化，促進(jìn)BMP通路重要下游分子Id1的表達(dá)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)LANA通過與Smad1相互作用，促進(jìn)Smad1對(duì)Id1啟動(dòng)子的結(jié)合，從而在轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)Id1表達(dá)。與此同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)Id家族其它成員Id2，Id3也能被LANA顯著上調(diào)。
Id家族在多種腫瘤中顯著高表達(dá)，并通過多種機(jī)制促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展。為驗(yàn)證Id分子是否在KS發(fā)生過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，首先研究人員通過免疫組化技術(shù)，證實(shí)Id分子在KS腫瘤組織中高表達(dá)；另一方面KSHV新型轉(zhuǎn)化細(xì)胞模型（Jones, et al. JCI, 2012），發(fā)現(xiàn)Id分子在KSHV轉(zhuǎn)化細(xì)胞（KMM細(xì)胞）中顯著上調(diào)，并且證實(shí)Id上調(diào)是受LANA所調(diào)控的。進(jìn)一步，利用RNAi技術(shù)，在KMM細(xì)胞中敲低Id1表達(dá)，通過體內(nèi)或體外實(shí)驗(yàn)均證實(shí)KMM細(xì)胞的腫瘤形成能力受到嚴(yán)重抑制。以上研究提示，LANA通過上調(diào)BMP-Smad1-Id通路在KS發(fā)生發(fā)展過程發(fā)揮關(guān)鍵作用。
為進(jìn)一步驗(yàn)證BMP-Smad1-Id能否作為治療KS的靶向通路，研究人員利用兩種不同類型的BMP通路抑制劑Dorsomorphin與WSS25處理KMM細(xì)胞，二者均能顯著抑制KMM細(xì)胞在軟瓊脂中的停泊非依賴的生長能力。進(jìn)一步，發(fā)現(xiàn)Dorsomorphin對(duì)KSHV轉(zhuǎn)化的KMM細(xì)胞有選擇性的細(xì)胞毒性，如果在KMM細(xì)胞中過表達(dá)Id1，將一定程度拯救Dorsomorpin對(duì)KMM細(xì)胞的細(xì)胞毒性。此外，通過裸鼠接種KMM細(xì)胞成瘤實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)單劑量腹腔注射Dorsomorphin即能夠顯著抑制KMM細(xì)胞的腫瘤生長。因此，Dorsomorphin通過靶向BMP-Smad1-Id通路，抑制KSHV轉(zhuǎn)化細(xì)胞的體外/體內(nèi)成瘤能力，是潛在的KS治療藥物。
這項(xiàng)研究得到了國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國家“973”計(jì)劃、中科院青年促進(jìn)會(huì)基金等的經(jīng)費(fèi)支持。
左圖：A-I Dorsomorphin在體內(nèi)和體外通過靶向BMP-Samd1-Id信號(hào)通路抑制KMM細(xì)胞增殖；右圖：工作模型
