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采用系统生物学方法分析乳腺癌转移中Runx2对细胞外基质重塑的调节机制 李晓青 杜欣 杨帆 冯玉梅 天津医科大学附属肿瘤医院生化及分子生物学室 研究背景 细胞外基质（extracellular matrix，ECM） 癌细胞迁移的屏障 癌细胞迁移的必要介质 ECM重塑是肿瘤转移的关键步骤 肿瘤细胞接受细胞外信号 自身分泌或刺激间质细胞分泌基质蛋白酶降解ECM成分 ECM成分的重新合成和构建 乳腺癌转移过程中ECM重塑调控机制研究 预测乳腺癌转移的分子标志 阻断乳腺癌转移的关键靶点 系统生物学 高通量 基因调控网络构建 前期研究结果 ECM重塑相关基因与成骨特异性转录因子（runt-related transcription factor 2, Runx2）呈相关性表达 Runx2 基因定位：6p21 蛋白功能 转录因子，特异性结合序列ACCACAxA（x为任意碱基） 参与骨基质蛋白的合成与装配 调节肿瘤细胞的增殖、侵袭和运动能力 上游调控信号：WNT、MAPK、PI3K和BMP/SAMDs等 下游转录调控基因：p21，RANKL，MMP2，MMP9，MMP13，VEGF，OP和BSP等 研究目的 构建Runx2对ECM重塑生物学调控网络 分析乳腺癌转移过程中Runx2对ECM重塑的调节机制 研究方法 研究结果 Runx2调节ECM重塑候选基因（52个） ECM成分11个 ECM降解酶及抑制剂8个 细胞信号分子33个 Runx2上游调控候选信号分子（19个）——启动子区无Runx2结合位点 4个基因参与WNT信号通路 3个基因参与TGF/BMPs信号通路 4个生长因子信号分子 8个G蛋白信号分子 Runx2下游转录调控候选基因（33个）——启动子区存在Runx2结合位点 11个ECM组分 8个ECM降解酶及抑制剂 14个信号分子 Runx2上下游调控候选基因验证 PubMed数据库证实的调节关系 上游调控信号分子：SFRP2、TIP-1、DKK3、FST、FSTL1、CKTSF1B1 下游转录调控ECM重塑相关基因：COL10A1、ECM2、OSF-2、COL1A1、MMP13 本课题组实验证实的调节关系 SB-431542阻断TGF/BMPs信号通路后，Runx2表达量下调 ChIP实验证实COL11A1启动子区存在Runx2蛋白的结合模序 Runx2调控的ECM重塑生物学调控网络 讨论 Runx2上游调控信号通路 Wnt信号通路 Wnt蛋白与Fzd受体及LRP 5/6辅助受体结合，使细胞内DSH磷酸化激活，抑制CTNNB1降解复合体解聚，CTNNB1降解受阻，在胞浆内累积，并进入细胞核与T细胞因子TCF/LEF结合，促进Runx2基因的转录 WNT2、SFRP2、TIP-1、DKK3是Wnt信号通路的调节因子 TGFB/BMPs信号通路 BMPs/TGF?-Smads复合物可以通过识别Runx2蛋白羧基端SMID/NMTS结构域，启动Runx2的转录活性 FST、FSTL1、CKTSF1B1调节TGFB/BMPs信号通路 Runx2下游转录调控的ECM重塑相关基因 ECM重塑相关基因：COLs、OSF-2、ECM2、MMP13、TIMP2、MMP9和MMP13等 结论 WNT和TGF/BMPs是启动Runx2表达的主要信号通路 Runx2通过转录调节ECM组分、ECM降解酶及其抑制剂和信号分子调节ECM重塑，促进癌细胞完成转移的生物学过程. 调控方向确定 数据来源 候选基因筛选 实验及文献验证 调控网络构建 ChIP 启动子区有无Runx2结合位点 49例乳腺原发癌和15例淋巴结转移癌的基因表达谱数据 与Runx2表达相关的基因 细胞定位 基因功能 ECM组分 ECM降解酶 细胞外信号分子 膜受体信号分子 Runx2调节ECM重塑候选基因 Runx2上游调控候选信号分子 Runx2表达量变化 阻断上游信号通路 文献证实的调控关系 Runx2与ECM组分启动子结合 Runx2对ECM重塑生物学调控网络 Runx2下游转录调控候选基因 r0.5 无 有 信号分子 WNT信号通路 TGF/BMPs信号通路 G蛋白信号分子 生长因子受体 Runx2 细胞外基质（ECM） ECM降解酶及抑制剂 信号分子 信号分子 细胞膜 细胞膜