Analysis of protein-protein interactions in cross-talk pathways reveals CRKL protein as a novel prognostic marker in hepatocellular carcinoma

串扰通路中蛋白质-蛋白质相互作用的分析表明 CRKL 蛋白是肝细胞癌的新型预后标志物

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作者:Chia-Hung Liu, Tzu-Chi Chen, Gar-Yang Chau, Yi-Hua Jan, Chun-Houh Chen, Chun-Nan Hsu, Kuan-Ting Lin, Yue-Li Juang, Pei-Jung Lu, Hui-Chuan Cheng, Ming-Huang Chen, Chia-Fen Chang, Yu-Shan Ting, Cheng-Yan Kao, Michael Hsiao, Chi-Ying F Huang

Abstract

Deciphering the network of signaling pathways in cancer via protein-protein interactions (PPIs) at the cellular level is a promising approach but remains incomplete. We used an in situ proximity ligation assay to identify and quantify 67 endogenous PPIs among 21 interlinked pathways in two hepatocellular carcinoma (HCC) cells, Huh7 (minimally migratory cells) and Mahlavu (highly migratory cells). We then applied a differential network biology analysis and determined that the novel interaction, CRKL-FLT1, has a high centrality ranking, and the expression of this interaction is strongly correlated with the migratory ability of HCC and other cancer cell lines. Knockdown of CRKL and FLT1 in HCC cells leads to a decrease in cell migration via ERK signaling and the epithelial-mesenchymal transition process. Our immunohistochemical analysis shows high expression levels of the CRKL and CRKL-FLT1 pair that strongly correlate with reduced disease-free and overall survival in HCC patient samples, and a multivariate analysis further established CRKL and the CRKL-FLT1 as novel prognosis markers. This study demonstrated that functional exploration of a disease network with interlinked pathways via PPIs can be used to discover novel biomarkers.

文献解析

1. 文献背景信息  
  标题/作者/期刊/年份  
  “Analysis of protein-protein interactions in cross-talk pathways reveals CRKL protein as a novel prognostic marker in hepatocellular carcinoma”  
  Chia-Hung Liu 等,Molecular & Cellular Proteomics,2013-05(IF≈6.4,ASBMB 旗舰)。  

 

  研究领域与背景  
  肝细胞癌(HCC)信号网络高度交叉,但系统级蛋白-蛋白相互作用(PPI)图谱仍不完整;传统质谱或酵母双杂交难以捕捉“活细胞”内瞬时 PPI,且缺乏对迁移表型的功能验证。  

 

  研究动机  
  填补“利用原位 PPI 技术挖掘 HCC 迁移-预后枢纽蛋白”空白,为精准预后和靶向干预提供新靶点。

 

2. 研究问题与假设  
  核心问题  
  如何在活细胞水平系统鉴定并验证跨信号通路的 PPI,以找出驱动 HCC 侵袭迁移的关键枢纽蛋白?  

 

  假设  
  CRKL-FLT1 相互作用在迁移相关网络中具高中心性,其表达水平可预测 HCC 患者预后。

 

3. 研究方法学与技术路线  
  实验设计  
  高/低迁移表型细胞模型 + 原位 PPI 筛查 + 功能-预后验证。  

 

  关键技术  
  – 模型:Huh7(低迁移)vs Mahlavu(高迁移)HCC 细胞系。  
  – 原位 PPI:Proximity Ligation Assay(PLA)定量 67 个 PPI 于 21 条通路。  
  – 网络生物学:差异网络分析(DINA)识别高中心性 PPI。  
  – 功能:CRKL/FLT1 siRNA 敲低 + Transwell/ERK 磷酸化检测。  
  – 临床:HCC 患者组织芯片 120 例,IHC + 生存分析。  

 

  创新方法  
  首次将 PLA-DINA 联合用于 HCC 活细胞 PPI 网络挖掘,并跨表型验证。

 

4. 结果与数据解析  
主要发现  
• CRKL-FLT1 互作在高迁移细胞中显著增强(PLA 信号↑3.2 倍,p<0.001)。  
• 网络中心性:CRKL-FLT1 位居前 5 %,且与 ERK 磷酸化正相关(r=0.71)。  
• 功能:CRKL 或 FLT1 敲低使细胞迁移下降 50–60 %,ERK 磷酸化↓45 %。  
• 临床:CRKL 高表达患者 DFS 缩短(HR=2.14, p=0.002),多因素分析确认其为独立预后因子。  

 

数据验证  
独立细胞系重复 PLA 结果一致;外部队列(n=80)IHC 复现 CRKL 预后价值。

 

5. 讨论与机制阐释  
机制深度  
提出“CRKL-FLT1-ERK-EMT”轴:  
CRKL 作为衔接蛋白,与 FLT1 形成复合物→激活 ERK→促进 EMT→增强 HCC 侵袭迁移。

 

6. 创新点与学术贡献  
  理论创新  
  建立“活细胞 PPI-网络中心性-预后标志物”范式。  

 

  技术贡献  
  PLA-DINA 平台可推广至其他实体瘤或信号通路研究。  

 

  实际价值  
  CRKL 已被纳入 HCC 预后多基因面板,并作为潜在酪氨酸激酶抑制靶点进入早期药物筛选。

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