JEV | 南京师范大学郭志刚团队阐明8-oxoG/OGG1/SYT7轴驱动的EVs释放在氧化应激诱导的肿瘤转移中的意义

学术   2024-09-07 10:00   河南  


iNature

活性氧(ROS)诱导的DNA氧化损伤被认为是基因突变的主要原因,而基因突变与癌症发生和肿瘤进展密切相关。细胞外囊泡在肿瘤转移中起重要作用。然而,DNA氧化损伤在细胞外囊泡(EVs)介导的癌细胞迁移和侵袭中的确切作用尚不清楚。

2024年9月5日,南京师范大学郭志刚及潘飞燕共同通讯Journal of Extracellular Vesicles 在线发表题为The 8-oxoguanine DNA glycosylase-synaptotagmin 7 pathway increases extracellular vesicle release and promotes tumour metastasis during oxidative stress的研究论文,该研究阐明了8-oxoG/OGG1/SYT7轴驱动的EVs释放在氧化应激诱导的肿瘤转移中的意义。这些发现为癌症进展的分子基础提供了更深入的了解,并为治疗干预提供了潜在的途径。

研究揭示了ROS介导的DNA氧化损伤信号通过增加EVs的释放来促进肿瘤转移。机制上,8-氧鸟嘌呤DNA糖基化酶(OGG1)识别并结合底物8-氧-7,8-二氢鸟嘌呤(8-oxoG),将NF-κB招募到SYT7启动子上,从而触发SYT7转录。SYT7表达上调导致装载E-cadherin的EVs释放增加,从而消耗细胞内E-cadherin,从而诱导上皮-间质转化(EMT)。值得注意的是,OGG1 DNA结合活性抑制剂Th5487可阻断氧化信号的识别和传递,减轻SYT7的表达,抑制EVs的释放,从而在体外和体内阻止肿瘤进展。

转移是一个复杂的过程,涉及原发肿瘤细胞向远处的迁移和侵袭,是癌症相关死亡的主要原因。开发更有效的策略来对抗癌症转移需要了解转移进展的详细机制。氧化应激,被定义为活性氧(ROS)产生和细胞防御系统之间的不平衡,涉及多种病理状况,包括转移。氧化应激通过影响与癌症进展复杂相关的无数信号通路,在促进肿瘤转移中起着关键作用。在这些途径中,最重要的是上皮-间质转化(EMT)的调节,这是一种细胞现象,其特征是上皮特征的丧失和间质特征的获得,从而赋予肿瘤细胞更高的运动性和侵袭性。氧化应激通过激活一整套转录因子(如SNAIL、Slug和TWIST)引发EMT诱导,这些转录因子反过来下调上皮标志物,上调间质标志物。此外,基质金属蛋白酶(MMPs)(一类负责细胞外基质降解的蛋白水解酶)的激活是氧化应激的另一个结果。然而,氧化应激不仅影响蛋白质,还影响脂质、核酸和其他代谢分子。氧化应激参与转移的综合机制在很大程度上仍然是未知的。

近年来,细胞外囊泡(EVs)已成为细胞间通讯的关键介质,并因其参与一系列生理和病理过程,特别是包括肿瘤转移的复杂现象而受到广泛关注。包括外泌体在内的小EVs直径从30到150纳米不等,并被包括癌细胞在内的多种细胞类型积极释放。外泌体通过内体途径形成,其中多泡体(MVBs)与质膜融合,将腔内囊泡(ILVs)作为外泌体释放到细胞外空间。最重要的是,肿瘤源性EVs在转移级联中发挥着至关重要的作用,促进肿瘤细胞与周围微环境之间的无缝通信和相互作用。这些EVs内装载着满载蛋白质、脂质、核酸和其他生物活性分子的货物,这些分子能够转移到受体细胞,从而影响它们的行为和功能。已经证明,EVs通过选择性地将特定蛋白(包括MMPs、CD44v6/C1QBP、整合素和上皮生长因子受体(EGFR))转移到受体细胞,从而增加癌症转移。这些蛋白质信使巧妙地重塑细胞外基质,促进细胞粘附,并刺激血管生成。

OGG1影响SYT7表达介导EVs释放示意图(图源自Journal of Extracellular Vesicles

此外,原发肿瘤细胞分泌的EVs通过建立支持转移的微环境来协调转移前生态位(PMN)的形成。这些EVs含有改变靶器官微环境的因子。通过致癌蛋白、整合素、信号分子和miRNA等分子的转移,它们促进血管生成、免疫抑制和组织重塑,从而有效地培育了有利于肿瘤细胞定植的有利环境。因此,EVs与肿瘤转移密切相关。揭示EVs分泌的细节对于了解癌症的进展和治疗至关重要。众所周知,EVs的释放受多种生理条件的诱导,如缺氧、辐照和内质网应激,并受多种基因的复杂调控,包括Alix、RAB27A和CD63等重要基因。然而,氧化应激对EVs释放的影响及其具体调控机制尚不清楚。

因此,研究建立了低水平氧化应激促进肺癌细胞转移的模型,并证明在此过程中EVs释放增加。研究了8-氧鸟嘌呤DNA糖基化酶(OGG1)对氧化信号8-氧-7,8-二氢鸟嘌呤(8-oxoG)的响应作为上游事件,从而激活SYT7 (SYT7)基因转录,增加EVs释放并随后促进肿瘤转移的潜在机制。数据显示,OGG1/SYT7轴在氧化应激诱导的肿瘤转移中起重要作用,OGG1的DNA结合抑制剂Th5487可以有效抑制氧化应激诱导的肿瘤转移。综上所述,这些发现证明了氧化信号在复杂的表观遗传调控领域的重要性,并为肺转移性疾病的靶向治疗提供了概念证明。


参考消息:

https://isevjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jev2.12505

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