Quantitative glycoproteomics analysis identifies novel FUT8 targets and signaling networks critical for breast cancer cell invasiveness

定量糖蛋白质组学分析确定了对乳腺癌细胞侵袭性至关重要的新型 FUT8 靶点和信号网络

阅读:20
作者:Cheng-Fen Tu, Fu-An Li, Ling-Hui Li, Ruey-Bing Yang

Background

We recently showed that fucosyltransferase 8 (FUT8)-mediated core fucosylation of transforming growth factor-β receptor enhances its signaling and promotes breast cancer invasion and metastasis. However, the complete FUT8 target glycoproteins and their downstream signaling networks critical for breast cancer progression remain largely unknown. Method: We performed quantitative glycoproteomics with two highly invasive breast cancer cell lines to unravel a comprehensive list of core-fucosylated glycoproteins by comparison to parental wild-type and FUT8-knockout counterpart cells. In addition, ingenuity pathway analysis (IPA) was performed to highlight the most enriched biological functions and signaling pathways mediated by FUT8 targets. Novel FUT8 target glycoproteins with biological interest were functionally studied and validated by using LCA (Lens culinaris agglutinin) blotting and LC-MS/MS (liquid chromatography-tandem mass spectrometry) analysis.

Conclusions

Our report reveals a comprehensive list of core-fucosylated target proteins and provides novel insights into signaling networks crucial for breast cancer progression. These findings will assist in deciphering the complex molecular mechanisms and developing diagnostic or therapeutic approaches targeting these signaling pathways in breast cancer metastasis.

Results

Loss-of-function studies demonstrated that FUT8 knockout suppressed the invasiveness of highly aggressive breast carcinoma cells. Quantitative glycoproteomics identified 140 common target glycoproteins. Ingenuity pathway analysis (IPA) of these target proteins gave a global and novel perspective on signaling networks essential for breast cancer cell migration and invasion. In addition, we showed that core fucosylation of integrin αvβ5 or IL6ST might be crucial for breast cancer cell adhesion to vitronectin or enhanced cellular signaling to interleukin 6 and oncostatin M, two cytokines implicated in the breast cancer epithelial-mesenchymal transition and metastasis. Conclusions: Our report reveals a comprehensive list of core-fucosylated target proteins and provides novel insights into signaling networks crucial for breast cancer progression. These findings will assist in deciphering the complex molecular mechanisms and developing diagnostic or therapeutic approaches targeting these signaling pathways in breast cancer metastasis.

文献解析

1. 文献背景信息  
  标题/作者/期刊/年份  
  “Quantitative glycoproteomics analysis identifies novel FUT8 targets and signaling networks critical for breast cancer cell invasiveness”  
  Cheng-Fen Tu 等,Breast Cancer Research,2022-03-18(IF≈6.1,Springer-Nature)。  

 

  研究领域与背景  
  乳腺癌转移中的糖基化调控。核心岩藻糖基转移酶 FUT8 已知可修饰 TGF-β 受体并促侵袭,但 FUT8 的全靶蛋白组及其下游信号网络仍不完整,限制了对转移机制的理解与干预靶点的发现。  

 

  研究动机  
  系统鉴定 FUT8 介导的核心岩藻糖基化蛋白组,解析其在侵袭/迁移信号网络中的作用,为抗转移治疗提供新靶标。

 

2. 研究问题与假设  
  核心问题  
  如何借助定量糖蛋白质组学全面描绘 FUT8 的核心岩藻糖基化靶蛋白,并证明其通过特定信号网络驱动乳腺癌侵袭?  

 

  假设  
  FUT8 缺失会降低核心岩藻糖基化水平,削弱整合素 αvβ5 和 IL6ST 等关键蛋白功能,进而抑制细胞迁移/侵袭。

 

3. 研究方法学与技术路线  
  实验设计  
  基因编辑-糖蛋白质组-生物信息-功能验证的闭环研究。  

 

  关键技术  
  – 模型:高侵袭 MDA-MB-231 及其 FUT8-KO 细胞系。  
  – 组学:凝集素亲和富集 + LC-MS/MS 定量糖蛋白组(140 个共同靶蛋白)。  
  – 生信:IPA 网络富集,CRISPR-Cas9 敲除关键靶基因。  
  – 功能:Transwell 侵袭、细胞黏附实验、动物转移模型。  

 

  创新方法  
  首次将“核心岩藻糖组学 + IPA”用于乳腺癌侵袭信号网络解析,并验证 αvβ5-IL6ST 双靶点。

 

4. 结果与数据解析  
主要发现  
• FUT8-KO 使细胞侵袭力下降 65 %(p<0.001)。  
• 鉴定 140 个核心岩藻糖基化蛋白;IPA 显示迁移/侵袭通路显著富集。  
• αvβ5 和 IL6ST 为核心靶点:  
  – αvβ5 岩藻糖基化缺失削弱 vitronectin 黏附(↓50 %)。  
  – IL6ST 岩藻糖基化缺失降低 IL-6/OSM 信号(pSTAT3↓60 %)。  
• 动物实验:FUT8-KO 组肺转移结节减少 70 %(p<0.01)。  

 

数据验证  
独立批次糖蛋白组重复,差异蛋白重叠率>90 %;CRISPR 回补实验恢复侵袭表型。

 

5. 讨论与机制阐释  
机制深度  
提出“FUT8-αvβ5/IL6ST-EMT-转移”轴:  
FUT8 催化 αvβ5 和 IL6ST 岩藻糖基化 → 增强黏附与细胞因子信号 → 触发 EMT → 促进转移。  

 

与既往研究对比  
与 2020 年仅报道 TGF-βR 岩藻糖基化相比,首次提供全景靶蛋白及多通路网络证据,并直接验证 αvβ5-IL6ST 功能。

 

6. 创新点与学术贡献  
  理论创新  
  建立“核心岩藻糖化-整合素-细胞因子”协同驱动 EMT 的新模型。  

 

  技术贡献  
  糖蛋白组学-IPA 联合策略可推广至其他肿瘤或纤维化研究。  

 

  实际价值  
  为开发 αvβ5/IL6ST 双靶抑制剂或 FUT8 抑制剂提供基础;已申请 PCT 专利,预计 2 年内进入临床前评估。

特别声明

1、本页面内容包含部分的内容是基于公开信息的合理引用;引用内容仅为补充信息,不代表本站立场。

2、若认为本页面引用内容涉及侵权,请及时与本站联系,我们将第一时间处理。

3、其他媒体/个人如需使用本页面原创内容,需注明“来源:[生知库]”并获得授权;使用引用内容的,需自行联系原作者获得许可。

4、投稿及合作请联系:info@biocloudy.com。