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乳腺癌严重威胁女性健康，其中内质网相关代谢及蛋白互作机制不明。研究人员以乳腺癌细胞为对象，运用 BioID 技术探究己糖 - 6 - 磷酸脱氢酶（H6PD）互作组，发现 AGR2 是 H6PD 新互作蛋白且能调控其活性，为乳腺癌研究提供新思路。
在女性健康领域，乳腺癌宛如一颗 “定时炸弹”，是全球范围内女性中最常见且死亡率颇高的恶性肿瘤。肿瘤细胞为满足自身疯狂增殖和转移的需求，在代谢上展现出独特的 “个性”，其中戊糖磷酸途径（PPP）异常活跃。PPP 不仅能为肿瘤细胞提供合成核苷酸和核酸所需的核糖 - 5 - 磷酸（R5P），还能产生 NADPH，用于脂肪酸和胆固醇的合成以及解毒反应。
在细胞的 “工厂”—— 内质网中，也存在着一条 PPP 支路，而己糖 - 6 - 磷酸脱氢酶（H6PD）则是这条支路的 “关键工人”，它催化着该途径的前两步反应。然而，目前对于内质网腔中的 PPP 以及 H6PD 的功能，科学界的了解还十分有限。已知 H6PD 会影响乳腺癌细胞的多种特性，但具体机制并不清楚，也不清楚这是由于 NADPH 浓度的改变，还是 H6PD 下游 PPP 产物的变化所导致。此外，除了 11β- 羟基类固醇脱氢酶 1（11β -HSD1）外，H6PD 是否还有其他相互作用的蛋白伙伴，这也一直是个未解之谜。
为了揭开这些谜团，来自瑞士巴塞尔大学（University of Basel）的研究人员踏上了探索之旅。他们的研究成果发表在《Cell & Bioscience》杂志上。研究人员采用了邻近依赖性生物素识别（BioID）技术，这种技术就像是给 H6PD 装上了一个 “生物素雷达”，能够精准地识别其附近的蛋白质伙伴。
研究人员运用的主要关键技术方法包括：首先是基于 BioID 技术，将生物素连接酶 BirA * 与 H6PD 融合，构建稳定表达融合蛋白的细胞系，以此来标记 H6PD 附近的蛋白；其次，利用质谱技术对富集的生物素化蛋白进行分析，筛选潜在的互作蛋白；然后通过共免疫沉淀（Co-IP）实验，进一步验证蛋白之间的相互作用；还进行了基因集富集分析，探究相关蛋白表达与乳腺癌组织中信号通路的关联；最后通过基因沉默和过表达实验，研究蛋白之间的功能关系。
研究结果
- 稳定细胞系构建及验证：研究人员成功构建了稳定表达 H6PD-BirA*-HA 的 MDA-MB-231 细胞系，并证实该融合蛋白定位于内质网腔，且能够有效进行生物素化标记。通过实验发现，添加生物素后，该细胞系中生物素化蛋白的比例显著增加，呈现出典型的内质网分布模式，这表明 H6PD-BirA*-HA 融合蛋白功能正常且定位准确。
- BioID 方法验证及潜在互作蛋白筛选：为了验证 BioID 方法在研究内质网蛋白互作中的有效性，研究人员构建了同时表达 H6PD-BirA -HA 和 11β -HSD1-FLAG 的细胞系。实验结果显示，利用该方法成功检测到了 H6PD 与 11β -HSD1 的相互作用，证明了 BioID 方法在该研究中的可靠性。随后，研究人员对潜在的 H6PD 互作蛋白进行筛选，共鉴定出 1097 种蛋白，其中 82 种蛋白在 H6PD-BirA*-HA 表达细胞中显著富集。进一步分析发现，这些富集的蛋白主要参与了钙网蛋白 / 钙连蛋白循环、未折叠蛋白反应（UPR）和伴侣激活途径等。
- AGR2 与 H6PD 的相互作用及功能研究：在众多潜在互作蛋白中，前梯度蛋白 2（AGR2）因其在乳腺癌中的潜在作用以及在 BioID 筛选中的高得分而受到重点关注。基因集富集分析表明，在 H6PD 和 AGR2 表达相对较高的乳腺癌组织中，糖酵解、脂肪酸代谢、缺氧、血管生成和上皮 - 间质转化等多条与乳腺癌进展密切相关的通路被显著富集。通过 Co-IP 实验，研究人员证实了在 MCF7 细胞中，AGR2 与 H6PD 存在物理相互作用。此外，研究还发现，AGR2 能够调节 H6PD 的蛋白表达和酶活性。在 HEK-293 细胞中过表达 AGR2，虽然不会显著影响 H6PD 的表达水平，但能够增强其酶活性；而在 MCF7 细胞中敲低 AGR2，则会导致 H6PD 蛋白水平升高，但酶活性降低。
研究结论与讨论
综上所述，研究人员运用 BioID 技术成功揭示了 H6PD 在乳腺癌细胞中的互作组，并鉴定出 AGR2 是其重要的互作伙伴。AGR2 能够调控 H6PD 的蛋白表达和酶活性，这一发现为深入理解乳腺癌细胞的代谢调控机制提供了新的视角。
从更广泛的意义来看，该研究成果有助于揭示乳腺癌细胞代谢适应的分子机制，为开发针对乳腺癌的新型治疗策略提供了潜在的靶点。例如，通过干扰 H6PD 与 AGR2 的相互作用，有可能调节乳腺癌细胞的能量代谢和增殖能力，从而抑制肿瘤的生长和转移。然而，目前仍有许多问题有待进一步研究，比如 AGR2 增强 H6PD 活性的具体分子机制，以及这种相互作用如何影响乳腺癌细胞的其他生物学过程等。未来的研究可以围绕这些问题展开，进一步深入探索 H6PD 和 AGR2 在乳腺癌发生发展中的作用，为乳腺癌的治疗带来新的希望。
