以下文章來源於BioArt ，作者十一月
BioArt
高屋建瓴，提供專家點評，引導學術爭論，展現學術批評；誠心實意，關注科研生態，推廣科研經驗，倡導師生交流。
關注我們，
獲取更多CSCB2020相關資訊
骨肉瘤（Osteosarcoma）是骨骼中出現的原發性惡性腫瘤，在青少年和兒童中發病率最高。未發生轉移的骨肉瘤患者的5年存活率為60%-70%，但是病人體內發生轉移後這一數字將降低至20%【1,2】。但是目前關於骨肉瘤轉移的具體分子的研究還很不清楚。
2020年6月1日，中山大學康鐵邦研究組、蘇州大學陳堅研究組與中山大學附屬第一醫院沈靖南研究組在Nature Cell Biology發文題為Chromosomal translocation-derived aberrant Rab22a drives metastasis of osteosarcoma，鑑定出了外顯子-內含子融合基因產物Rab22a-NeoFs對於骨肉瘤的肺轉移過程起著非常關鍵的作用，為肺轉移的骨肉瘤患者提供了可能的治療策略。
骨肉瘤的遺傳學特徵是體細胞基因組不穩定，通常表現為染色體碎裂（Chromothripsis）、非整倍體的出現以及染色體重排等等【3-6】。由於頻繁的染色體重排產生的結構變異導致了骨肉瘤的遺傳變異，進而導致功能不同的短截片段或者是融合蛋白的產生，其中包括TP53、ATRX等關鍵抑癌基因的失活。雖然靶向許多融合蛋白的方案已經成功應用於治療其他類型的癌症，但是目前在骨肉瘤的治療中還未見靶向短截片段或者融合蛋白的臨床方案。
一直以來，對於骨肉瘤等腫瘤樣本中RNA序列的分析所用的主流算法都會過濾掉涉及內含子的結構變異，這意味著與很多非編碼RNA產生的融合蛋白與骨肉瘤轉移情況之間的關係可能被忽略了。然而，染色體重排可以導致融合蛋白具有潛在促進轉移的能力7。由於重組位點的變化，包括外顯子-外顯子和外顯子-內含子融合在內的變異可在單個基因上發生，對疾病進展產生複雜的後果。為了找到可能對骨肉瘤轉移發生關鍵作用的融合蛋白，作者們使用opHat-fusion以及SQUID這兩種可以保留外顯子-內含子融合的信息進行檢測。通過此兩種算法，作者們鑑定得到了6個與RAB22A相關的融合轉錄本稱為RAB22A-NeoF1-6，所有六個轉錄本中均包含RAB22A中前兩個外顯子，編碼了Rab22a全長中的38個胺基酸（圖1）。
圖1 骨肉瘤樣本中外顯子-內含子融合轉錄本RAB22A-NeoF1-6
從骨肉瘤患者的樣本中，作者們發現有5.4%（2/37）的樣本中呈現RAB22A-NeoF融合轉錄本陽性。由於RAB22A-NeoF1-6中都包含片段Rab22a1-38，說明此38個胺基酸對於促進骨肉瘤轉移可能具有非常關鍵的作用。在表達Rab22a1-38後，作者們發現骨肉瘤細胞系中細胞遷移和侵襲性明顯提高，但是對於細胞增殖能力沒有什麼明顯的影響。而且，作者們還發現片段Rab22a1-38在多種癌症細胞樣品中都會出現。另外，由於RAB22A-NeoF1在體內的功能更明顯，所以隨後的研究集中在RAB22A-NeoF1上。作者們發現，在敲低內源的Rab22a-NeoF1後，細胞的遷移能力和侵襲能力均出現明顯的降低；而重新表達Rab22a-NeoF1後，這一降低表型能夠被完全拯救。
進一步地，作者們想找出Rab22a-NeoF1驅動骨肉瘤發生肺轉移的具體機制。通過串聯親和純化-質譜實驗，作者們鑑定得到了Rab22a-NeoF1的蛋白質相互作用組。其中，鑑定得到的Rho家族蛋白在腫瘤轉移過程中發揮著非常關鍵的作用【8】。通過一系列生化和動物實驗，作者們發現Rab22a-NeoF1通過激活RhoA促進骨肉瘤的肺轉移。另外，作者們還發現，Rab22a-NeoF1是通過組成型結合非經典鳥嘌呤交換因子SmgGDS-607帶負電的區域來激活RhoA的。
通過對Rab22a-NeoF1中片段Rab22a1-38進行短截分析後，作者們發現Rab22a中片段1-10對於促進骨肉瘤細胞的遷移、侵襲能力以及粘附能力的影響是非常關鍵的。Rab22a-NeoF1中的胺基酸1-10中包含兩個帶正電的胺基酸Arg4以及 Lys7，這兩個位點對於與SmgGDS-607帶負電的區域的相互作用是必須的。有研究表明在Rab22a全長蛋白結構中，Lys7被封鎖在蛋白質內部【9】。但是在Rab22a-NeoF1中，由於短截片段或者是蛋白質摺疊偏好的變化，Arg4以及 Lys7會暴露在表面上。這可能是Rab22a-NeoF1能夠促進肺轉移的機制。同時，作者們通過合成肽段阻斷Rab22a-NeoF1與SmgGDS-607之間的相互作用，發現該相互作用界面可以作為骨肉瘤肺轉移的治療靶點。
圖2 該類融合蛋白促進骨肉瘤肺轉移的作用模式圖
總的來說，該工作將先前報導中一直忽略的外顯子-內含子融合的蛋白與骨肉瘤轉移之間建立起了新穎的因果關係，發現Rab22a-NeoF1融合蛋白通過結合SmgGDS-607促進RhoA的激活（圖2），引發骨肉瘤細胞遷移能力和侵襲能力的提高，促進骨肉瘤肺轉移的發生。該研究有望為骨肉瘤患者提供潛在的治療策略。
據悉，中山大學腫瘤防治中心廖丹副研究員、鍾理博士後、中山大學附一院尹軍強主任醫師為共同第一作者；中山大學腫瘤防治中心康鐵邦教授、蘇州大學陳堅教授、中山大學附一院沈靖南教授為共同通訊作者。
原文連結：
https://doi.org/10.1038/s41556-020-0522-z
製版人：老翅膀
參考文獻
1.Rosenberg, A. E. WHO Classification of Soft Tissue and Bone, fourth edition: summary and commentary. Curr Opin Oncol 25, 571-573, doi:10.1097/01.cco.0000432522.16734.2d (2013).
2.Valery, P. C., Laversanne, M. & Bray, F. Bone cancer incidence by morphological subtype: a global assessment. Cancer Causes Control 26, 1127-1139, doi:10.1007/s10552-015-0607-3 (2015).
3.Kovac, M. et al. Exome sequencing of osteosarcoma reveals mutation signatures reminiscent of BRCA deficiency. Nat Commun 6, 8940, doi:10.1038/ncomms9940 (2015).
4.Lorenz, S. et al. Unscrambling the genomic chaos of osteosarcoma reveals extensive transcript fusion, recurrent rearrangements and frequent novel TP53 aberrations. Oncotarget 7, 5273-5288, doi:10.18632/oncotarget.6567 (2016).
5.Stephens, P. J. et al. Massive genomic rearrangement acquired in a single catastrophic event during cancer development. Cell 144, 27-40, doi:10.1016/j.cell.2010.11.055 (2011).
6.Kansara, M., Teng, M. W., Smyth, M. J. & Thomas, D. M. Translational biology of osteosarcoma. Nat Rev Cancer 14, 722-735, doi:10.1038/nrc3838 (2014).
7.Singh, D. et al. Transforming fusions of FGFR and TACC genes in human glioblastoma. Science 337, 1231-1235, doi:10.1126/science.1220834 (2012).
8.Sahai, E. & Marshall, C. J. RHO-GTPases and cancer. Nat Rev Cancer 2, 133-142, doi:10.1038/nrc725 (2002).
9.Eathiraj, S., Pan, X., Ritacco, C. & Lambright, D. G. Structural basis of family-wide Rab GTPase recognition by rabenosyn-5. Nature 436, 415-419, doi:10.1038/nature03798 (2005).
來源：BioArt
1980-2020
原標題：《【學術前沿】康鐵邦/陳堅/沈靖南合作發現骨肉瘤的肺轉移新靶標》
閱讀原文