肿瘤相关ZNRF3错义突变在内源性水平缺乏显性负性活性

生命科学 细胞生物学 肿瘤学 生物化学 医学 胃肠系统
ZNRF3 β-连环蛋白信号 错义突变 肿瘤 Wnt信号通路

学术背景与论文简介

背景介绍
Wnt/β-catenin 信号通路在多种癌症中失调，尤其是在结直肠癌、子宫内膜癌等肿瘤中。该通路的异常激活通常与肿瘤抑制基因的突变有关，例如 APC、AXIN1/2 和 β-catenin 本身的突变。此外，RNF43 和 ZNRF3 作为 Wnt 受体的负调控因子，通过从细胞膜上移除 Wnt 受体来限制 Wnt 诱导的 β-catenin 信号传导。然而，目前尚不清楚哪些肿瘤相关的 ZNRF3 突变是驱动突变，以及它们通过何种机制促进癌症的发生。因此，本研究旨在系统性地分析肿瘤相关的 ZNRF3 突变，尤其是错义突变和截短突变，以揭示其在癌症中的功能意义。

论文来源
该论文由 Shanshan Li、Jiahui Niu、Ruyi Zhang 等作者共同完成，作者来自荷兰鹿特丹 Erasmus MC 癌症研究所的胃肠病学和肝病学系。论文于 2024 年发表在《Oncogene》期刊上，DOI 为 10.1038/s41388-024-03253-4。

研究流程与结果

研究流程

  1. ZNRF3 突变分布分析
    通过 cBioPortal 数据库，作者分析了 ZNRF3 突变在多种癌症类型中的分布。结果显示，截短突变和错义突变在 ZNRF3 编码区均匀分布，但第 1 外显子（编码前 100 个氨基酸）的突变较少。此外，ZNRF3 突变在子宫内膜癌和肠癌中较为常见，且以错义突变为主。

  2. ZNRF3 长蛋白异构体的功能验证
    作者发现 ZNRF3 存在长（936aa）和短（836aa）两种异构体。通过 β-catenin 报告基因实验，作者验证了长异构体能够显著抑制 Wnt 诱导的 β-catenin 信号传导，而短异构体则无此功能。进一步的 qPCR 实验表明，长异构体在多种癌症细胞系中表达较高，且具有信号肽，能够有效转移至细胞膜。

  3. ZNRF3 截短突变的功能分析
    作者构建了多种 ZNRF3 截短突变表达载体，并在 HEK293T 细胞中进行了功能验证。结果显示，所有截短突变在过表达时均能部分抑制 β-catenin 信号传导，但在内源性表达水平下，所有截短突变均表现出部分功能丧失，且较长的截短突变保留更多功能。

  4. ZNRF3 错义突变的功能分析
    作者系统性地分析了 82 个肿瘤相关的 ZNRF3 错义突变，发现 27 个突变在 RING 和 R-spondin 结构域中导致功能丧失或部分功能丧失。进一步的实验表明，R-spondin 结构域的错义突变导致蛋白质稳定性降低，且无法正确到达细胞膜。有趣的是，通过将细胞培养温度降低至 27°C，部分突变的功能得以恢复。

  5. “显性负性”效应的验证
    作者通过 CRISPR-Cas9 基因编辑技术，在内源性表达水平下验证了 ZNRF3 错义突变的“显性负性”效应。结果显示，这些突变在内源性水平下并未表现出显著的显性负性效应，其功能丧失与杂合敲除 ZNRF3 的效果相似。

主要结果

  1. ZNRF3 截短突变的功能丧失
    所有测试的 ZNRF3 截短突变在内源性表达水平下均表现出部分功能丧失，较长的截短突变保留更多功能。

  2. ZNRF3 错义突变的功能影响
    在 RING 和 R-spondin 结构域中，27/82 个错义突变导致功能丧失或部分功能丧失。R-spondin 结构域的突变导致蛋白质稳定性降低，且无法正确到达细胞膜。

  3. 温度对突变功能的影响
    通过将细胞培养温度降低至 27°C，部分 R-spondin 结构域的错义突变功能得以恢复，表明这些突变可能涉及蛋白质折叠缺陷。

  4. “显性负性”效应的否定
    在内源性表达水平下，ZNRF3 错义突变并未表现出显著的显性负性效应，其功能丧失与杂合敲除 ZNRF3 的效果相似。

结论与意义

本研究系统性地分析了 ZNRF3 的肿瘤相关突变，揭示了其在癌症中的功能意义。主要结论包括：

  1. ZNRF3 截短突变的功能丧失
    所有测试的截短突变在内源性表达水平下均表现出部分功能丧失，较长的截短突变保留更多功能。

  2. ZNRF3 错义突变的功能影响
    在 RING 和 R-spondin 结构域中，部分错义突变导致功能丧失或部分功能丧失，且这些突变可能涉及蛋白质折叠缺陷。

  3. “显性负性”效应的否定
    在内源性表达水平下，ZNRF3 错义突变并未表现出显著的显性负性效应，其功能丧失与杂合敲除 ZNRF3 的效果相似。

研究亮点

  1. 系统性分析 ZNRF3 突变
    本研究首次系统性地分析了 ZNRF3 的肿瘤相关突变，揭示了其在癌症中的功能意义。

  2. 温度对突变功能的影响
    通过降低培养温度，部分 R-spondin 结构域的错义突变功能得以恢复，表明这些突变可能涉及蛋白质折叠缺陷。

  3. “显性负性”效应的否定
    本研究否定了 ZNRF3 错义突变在内源性表达水平下的显性负性效应，为相关癌症治疗提供了新的思路。

研究价值

本研究为理解 ZNRF3 突变在癌症中的作用机制提供了重要线索，尤其是其在 Wnt/β-catenin 信号通路中的调控作用。此外，研究结果还为开发针对 ZNRF3 突变的癌症治疗策略提供了理论依据。