CN1920566B

CN1920566B - Fk506结合蛋白4的应用

Info

Publication number: CN1920566B
Application number: CN2005100291582A
Authority: CN
Inventors: 曾嵘; 李辰; 周晓; 袁新雨
Original assignee: Shanghai Institutes for Biological Sciences SIBS of CAS
Current assignee: Shanghai Institutes for Biological Sciences SIBS of CAS
Priority date: 2005-08-26
Filing date: 2005-08-26
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2025-08-26
Also published as: CN1920566A

Abstract

本发明通过筛选在肝细胞癌的癌组织和癌旁组织中存在差异表达的蛋白，找到了一种在肝细胞癌的癌组织中高表达的蛋白，免疫印迹实验进一步证实了FK506结合蛋白4的确在肝细胞癌的癌组织与癌旁组织中存在差异表达。鉴于FK506结合蛋白4与肝细胞癌的这种相关性，该蛋白可以用作检测肝癌的蛋白质分子标记。

Description

FK506结合蛋白4的应用

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体地说，本发明涉及一种FK506结合蛋白4用作检测肝癌的蛋白质分子标记的应用。

背景技术

肝癌是一种严重危害人类的疾病。西方发达国家肝癌的发病率较低，国际上对肝癌的基础研究仍较为薄弱，而我国是肝癌高发国家，发病率和死亡率呈现上升趋势，且发病年龄构成年轻化，每年用于肝癌治疗的医疗支出大为增加，肝癌成了严重危害我国人民生命财产安全的头号敌人，并且是影响社会经济发展的一个重要因素，加大力度进行我国肝癌的基础研究具有战略意义，而分离和鉴定新的肝癌相关基因是目前肝癌基础研究中的前沿课题。

到目前为止，已有不下20种的基因异常表达被确定与肝癌的发生发展有关，但已确定的肝癌相关基因在肝癌中的异常表达率并不高，肝癌的发病机制至今仍未阐明，肝癌的早期诊断率仍有待提高。此外，传统的肝癌手术加化疗以及近年来配合使用的多种基因治疗方法仍没有明显提高肝癌患者的生存率，因而寻找新的肝癌相关基因、尤其是肝癌高表达基因对于探讨肝癌的发病机制具有重要意义。

因此，为治疗和诊断目的研究和开发在肝癌中高表达的基因和/或蛋白具有重要意义。本领域迫切需要新的在肝癌中高表达的基因和/或蛋白。

FK506结合蛋白4(FK506-binding protein4；Peptidyl-prolyl cis-trans isomerase；PPIase；Rotamase；p59protein；HSP binding immunophilin；HBI；FKBP52protein；52kDa FK506binding protein；FKBP59；FKBP4)的Genebank登录号为gi|4503729，NCBI的登录号为NP_002005。它是一种免疫抑制剂(FK506或rapamycin)结合蛋白，在体外具有肽基脯氨酰异构酶(peptidyl prolyl isomerase)和似分子伴侣活性(chaperone-like activity)，体内的FK506结合蛋白4则属于类固醇激素受体复合物(steroid hormone receptorcomplexes)，它在免疫调控、蛋白折叠与运输等基础细胞学过程中发挥重要功能。

FK506和rapamycin是结构相关的高效的免疫抑制剂，它们阻断不同的胞内信号传导途径并受结合它们的亲免素蛋白家族(immunophilin protein family)成员调控。人类的亲免素蛋白家族成员包括FKBP12(FKBP1)、FKBP13(FKBP2)、FKBP25(FKBP3)和FK506结合蛋白4(FKBP4)(Peattie，D.A.et al.Proc.Nat.Acad.Sci.89：10974-10978，1992)。

FK506结合蛋白4是一个“巨大的”亲免素，它的N端结构域与FKBP12在结构和功能上高度保守。和FKBP12不同的是，它与FK506结合形成的复合物没有免疫抑制剂活性。酵母双杂交实验显示：一种过氧化物酶phytanoyl-CoA alpha-hydroxylase(PHYH)特异性结合FK506结合蛋白4的N端结构域(Chambraud，B.et al.Proc.Nat.Acad.Sci.96：2104-2109，1999)。

FK506结合蛋白4还同两种热休克蛋白hsp90和hsp70相互作用，它们都是类固醇激素受体复合物成员(Sanchez ER，Faber LE，Henzel WJ，Pratt WB.Biochemistry.1990May29；29(21)：5145-52)。FK506结合蛋白4包含一个酪蛋白激酶II(casein kinase II，CK2)的保守磷酸化作用位点Thr143(Miyata Y.et al.Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.1997Dec23；94(26)：14500-5)，这一修饰调节FK506结合蛋白4与热休克蛋白90(heat shock protein90，HSP90)的结合与否，CK2磷酸化的FK506结合蛋白4不再具有HSP90结合活性，这是一种改变复合物组成(如类固醇受体和蛋白激酶)的调控方式。

另外，FK506结合蛋白4还与二型腺相关病毒载体(adeno-associated virus type2vectors，AAV)有强烈相互作用，在人细胞系中表现为能显著刺激AAV相关的基因表达，从而体现了FK506结合蛋白4在人类基因治疗领域中良好的应用前景(Qing K.et al.J.Virol.2001Oct；75(19)：8968-76)。

最近的一篇文献表明，人结肠癌细胞系DLD-1中，FK506结合蛋白4与HSP90、P53等相互作用并使得肿瘤抑制蛋白P53从细胞核移位至细胞质是P53蛋白丧失肿瘤抑制功能的可能机制(Galigniana MD.，et al.J.Biol Chem.2004May21；279(21)：22483-9.Epub2004Mar5)。另外，乳腺癌细胞系MCF-7中也报道过FK506结合蛋白4在mRNA水平的高表达情况(Kumar P.，et al.Biochem.Biophys.Res.Commun.2001 Jun 1；284(1)：219-25)。但截止目前，还没有FK506结合蛋白4与肝细胞癌的相关报道。

发明内容

通过筛选在肝细胞癌癌组织以及肝细胞癌癌旁组织中差异表达的蛋白质，本申请的发明人找到了一种在肝细胞癌的癌组织和癌旁组织中存在差异表达的蛋白质(在癌组织中上调表达)，经质谱鉴定为FK506结合蛋白4。进一步的免疫印迹实验证实，FK506结合蛋白4的确在肝细胞癌的癌组织与癌旁组织中存在差异表达(在癌组织中上调表达)。

基于FK506结合蛋白4与肝细胞癌的这种相关性，以该蛋白作为一个蛋白质分子标记对其表达量进行检测可以用于检测肝癌。

因此，本发明的首要目的即在于提供一种FK506结合蛋白4用作检测肝癌的蛋白质分子标记的应用。

本发明的另一个目的在于提供一种抗FK506结合蛋白4的抗体，包括单克隆抗体和多克隆抗体，用于制备检测肝癌的制剂的应用。

本发明的再一个目的还在于提供一种抗FK506结合蛋白4的抗体，包括单克隆抗体和多克隆抗体，用于制备检测肝癌的试剂盒的应用。

本发明的又一个目的在于提供一种体外检测肝细胞组织中FK506结合蛋白4的表达是否异常的方法，该方法包括以下步骤：

A、用特异性抗FK506结合蛋白4的抗体检测待测肝细胞中FK506结合蛋白4的数量；

B、将步骤A测得的FK506结合蛋白4的数量与正常肝组织中的FK506结合蛋白4的数量进行比较，如测得的蛋白数量高于正常值，则表示被检测肝组织中FK506结合蛋白4的表达异常。

虽然在现有技术中有关于FK506结合蛋白4在人结肠癌细胞系以及乳腺癌中高表达的报道，但是到目前为止，还没有FK506结合蛋白4与肝细胞癌的相关性的报道，因此，本发明的这一发现将为肝细胞癌的诊断和/或治疗提供一条全新的途径。

附图说明

图1为FK506结合蛋白4在癌组织和癌旁组织的2-DE图谱中的量变示意图，显示了蛋白质点SSP2614(经质谱鉴定的FK506结合蛋白4)在肝细胞癌患者的癌组织中的表达相比在癌旁组织中的表达明显上调。

图2为FK506结合蛋白4的免疫印迹分析结果示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件如Sambrook等人，分子克隆：实验室手册(New York：Cold Spring Harbor Laboratory Press，1989)中所述的条件，或按照制造厂商所建议的条件。

本申请的发明人用非酶解样品制备法(nonenzymatic sample preparation，NESP)制备了肝细胞癌的癌组织与癌旁组织的蛋白质样品，以双向凝胶电泳(2-DE)技术筛选在癌组织与癌旁组织中差异表达的蛋白质点并质谱鉴定，结果发现FK506结合蛋白4在肝细胞癌癌组织中上调表达。免疫印迹实验进一步证实FK506结合蛋白4的确在肝细胞癌的癌组织与癌旁组织中存在差异表达。

因此，以FK506结合蛋白4作为一个蛋白质分子标记对其表达量进行检测可以用于检测肝癌，也即FK506结合蛋白4可以用作检测肝癌的蛋白质分子标记。

实施例1、肝细胞癌癌组织及癌旁组织蛋白质样品的制各

本实施例中所使用的尿素、3-[(3-胆酰胺丙基)-二乙铵]-1-丙磺酸(CHAPS)、苯甲基磺酰氟(PMSF)、二硫苏糖醇(DTT)均购自Sigma公司。

本实施例以非酶解样品制备法(nonenzymatic sample preparation，NESP)制备肝细胞癌的癌组织及癌旁组织蛋白质样品，具体如下：

手术切除的新鲜组织块迅速置于冰上，快速切成几个肉眼可见、无坏死区域的小块。用预冷的不含谷氨酰胺的RPMI1640培养基(5％胎牛血清，0.2mM PMSF，1mM EDTA，苯甲异噁唑青霉素25mg/mL，庆大霉素50mg/mL，青霉素100U/mL，链霉素100mg/mL，两性霉素B0.25mg/mL，制霉菌素50U/mL)洗涤组织小块数次后，在液氮中快速研磨成细胞沉淀，细胞沉淀分别溶于适量裂解液(8mol/L尿素、4％CHAPS、40mmol/L Tris和65mmmol/L DTT)中，超声细胞破碎仪(Soniprep150，英国，MSE)冰浴间歇超声2min，15000r/min、4℃离心1h。取上清，以改良的Bradford法(见Bio-Rad公司产品说明书)进行总蛋白质定量，制备好的肝细胞癌癌组织及相应癌旁组织的蛋白质样品分装，-80℃保存备用。

以上述方法制备16对肝细胞癌癌组织及癌旁组织蛋白质样品。16例肝细胞癌标本均来自东方肝胆外科医院，由2个病理科医生明确为肝细胞癌。均为男性，平均年龄49.4岁(31～65岁)，血清检测hepatitis B病毒感染阳性，16例(100％)属临床分级(TNM分级)III级。其中，甲胎蛋白(AFP)高于25μg/L的15例(93.75％)；14例肿瘤大于5cm。16例肝细胞癌标本的病理资料详见以下表1。

表1、16例肝细胞癌标本的病理资料

No.

性别

年龄

HBV

HCV

等级

AFP

尺寸

f31

男性

56

+

-

III

>1000

7×6

f32

男性

51

+

III

>1000

14×12×12

f33

男性

50

+

-

III

>1000

5×6

f39

男性

55

+

-

III

>1000

5×5.5

327

男性

44

+

-

III

>1000

8×8×7

328

男性

45

+

-

III

>1000

7.5×6

415

男性

40

+

-

III

>1000

10×8×6

418

男性

31

+

-

III

3.7

8×5×8

422

男性

57

+

-

III

>1000

3.5×4

429

男性

44

+

-

III

>1000

7.2×6

317

男性

58

+

-

III

>1000

5.2×6.4

42

男性

45

+

-

III

>1000

7.7×5.4

45

男性

51

+

-

III

>1000

5.5×4.0

48

男性

55

+

-

III

>1000

4×3

49

男性

43

+

-

III

>1000

12×12

424

男性

65

+

-

III

>1000

11.5×6.5

本实施例所用癌组织及癌旁组织样品均为取自同一肝细胞癌患者的成对样品，所有16例肝细胞癌病例有极相似的病例诊断指标：均为男性，平均年龄49.4岁(31～65岁)，血清检测hepatitis B病毒感染阳性，16例(100％)属TNM分级III级。其中，AFP高于25μg/L的15例(93.75％)；14例肿瘤大于5cm。这种取样方法有利于降低个体间差别对实验分析工作的影响。

实施例2、差异表达蛋白的筛选

本实施例中使用的尿素、3-[(3-胆酰胺丙基)-二乙铵]-1-丙磺酸(CHAPS)、二硫苏糖醇(DTT)购自Sigma公司；碘乙酰胺(IAA)、丙烯酰胺、N，N-甲叉双丙烯酰胺等购自Fluka公司。

过硫酸胺(AP)、Tri-n-butylphosphat(TBP)、PDQuest软件等为Bio-Rad产品。

LCQ^TM Deca XP system和ProteomeX^TM Workstation购自Thermo Finnigan公司。

非线性固相pH梯度预制胶条(IPG干胶条，pH3-10NL，130×3×0.5mm)、IPG缓冲液、IPGphore等电聚焦系统(Amersham Pharmacia Biotech)、Amersham Pharmacia EttanDalt II systems等为Amersham Bioscience公司产品。

取实施例1得到的16对肝细胞癌的癌组织及癌旁组织蛋白质样品中的10对(表1中f31、f32、f33、f39、327、328、415、418、422和317)，采用双向凝胶电泳法对其中的差异表达蛋白进行筛选，双向凝胶电泳主要按Sanchez等人的改进方法(Sanchez，J.C.et al.Electrophoresis1997，18，324-327)进行，具体如下：

首先采用分析型双向凝胶电泳，将60μg蛋白质样品与重泡涨液(8mol/L尿素、2％CHAPS、0.5％IPG缓冲液、18mmol/L DTT和痕量溴酚蓝)混合，总体积250μl，使用130×3×0.5mm pH3-10NL胶条，在IPGphore等电聚焦系统上进行一向分离，总电压小时约为80000Vhrs。等电聚焦后胶条依次在平衡液I(6M尿素、30％甘油、2％SDS、1％DTT)和平衡液II(平衡液I中DTT以2.5％IAA代替)中平衡，每次15min。胶条转移至十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶(SDS-PAGE，胶浓度12％)上缘，电泳条件为15mA/胶30min，然后30mA/胶保持至溴酚蓝离胶下缘0.5cm。

然后，采用银染使胶条生成图像，并以GS-710图像扫描仪(Bio-Rad)透射模式扫描胶图像，分辨率为84.7μm/pixel。点的检测和匹配用PDQuest软件分析。蛋白质点的等电点pI和分子量Mr以2-DE标准蛋白质(Bio-Rad)的作为Marker，输入软件用于分析其它蛋白的pI和M_r。

本实施例以非酶解样品制备法共制备10对肝细胞癌患者的癌组织与相应癌旁组织的蛋白质样品，共得到2-DE图谱40余幅，其中5对样品重复3次PDQuest软件进行了癌组织与癌旁组织的蛋白质差别表达谱分析，分析结果见以下表2。

表2、PDQuest软件分析结果(部分)

注：在T中更多＝在肝癌组织中表达上调的蛋白质点；

在N中更多＝在肝癌组织中表达下调的蛋白质点；

仅在T中＝仅在肝癌组织中检测到的蛋白质点；

仅在N中＝仅在非肝癌组织中检测到的蛋白质点；

T-T＝肿瘤之间的相关系数；

N-N＝成对的非肿瘤之间相关系数；

T-N＝肿瘤组织和成对的非肿瘤组织之间的相关系数。

在pH3-10胶条上，银染条件下两类组织样品均显示约1200个银染点。癌组织间银染点匹配率为0.75～0.86，癌组织与癌旁组织间银染点匹配率为0.60～0.76，一定程度上说明两类组织样品取样方法的科学性。

图谱分析之后，本实施例又采用制备型双向凝胶电泳，上样量为1.5mg，总Vhrs约为90000，采用可与质谱兼容的考玛斯亮蓝法检测，其它与分析型双向凝胶电泳方法相同。

接下来的胶内酶解与质谱鉴定过程如下：蛋白质点由质谱兼容的考玛斯亮蓝染色的制备型电泳凝胶上手工切取，在100mM NH₄HCO₃、30％乙腈中脱色，真空冷冻干燥，5μl50mmol/L NH₄HCO₃(pH8.3，蛋白质：胰蛋白酶＝1：5，w/w)中4℃放置2hr，加入20μl50mmol/L NH₄HCO₃(pH8.3)，37℃酶解过夜。抽提蛋白(60％乙腈、0.1％三氟乙酸)，真空冷冻干燥。LCQ^TM Deca XP系统鉴定酶解好的样品，Bioworks软件(Thermofinnigan公司)进行数据库搜索。

应用双向凝胶电泳技术、胶内酶解技术、质谱技术，本实施例鉴别出了116个差别点，对应102种差别表达的蛋白质。其中，肝细胞癌癌组织中高表达或仅在其中表达的为61个差别点，对应54种蛋白质；肝细胞癌癌旁组织中高表达或仅在其中表达的为55个差别点，对应48种蛋白质。

在差异表达谱中，点SSP2614(图1)在癌组织中表达明显上调，经切点、胶内酶解，点SSP2614用1D-LC-MS/MS质谱鉴定和数据库搜索得15个非重复肽段(共鉴定到29个肽段)与FK506结合蛋白4相符并满足打分条件(Delta Cn值≥0.1，并且X corr值：若为1个电荷≥1.9，若为2个电荷≥2.2，若为3个电荷≥3.75)，氨基酸覆盖率为40.96％，具体结果详见以下表3：

表3、点SSP2614的质谱鉴定结果

肽段序列	质量数(MH+)	电荷数	X Corr值	Delta Cn值
					K.AEASSGDHPTDTEMKEEQK.S	2091.16	3	3.8407	0.4336
K.AEASSGDHPTDTEMKEEQK.S	2091.16	3	3.8392	0.2821
					K.ALELDSNNEK.G	1133.19	2	2.9637	0.255
K.ALELDSNNEK.G	1133.19	2	3.0623	0.1945
					K.ATESGAQSAPLPMEGVDISPK.Q	2086.31	2	4.3708	0.4317
K.AWDIAIATMK.V	1120.35	2	2.6935	0.428
					K.AWDIAIATMK.V	1120.35	2	2.7976	0.3989
K.FSFDLGKGEVIK.A	1340.55	2	3.1865	0.4557
					K.LQAFSAAIESCNK.A	1439.59	2	3.8466	0.4881
K.LQAFSAAIESCNK.A	1439.59	2	4.2572	0.5335
					K.LQAFSAAIESCNK.A	1439.59	2	4.0599	0.553
K.LYANMFER.L	1044.21	2	2.4764	0.3592
					K.LYANMFER.L	1044.21	2	2.4287	0.1813
K.SNTAGSQSQVETEA.-	1409.4	2	3.9979	0.4761
					K.TQLAVCQQR.I	1104.24	2	3.0109	0.4217
K.TQLAVCQQR.I	1104.24	2	3.0067	0.4106
					K.TQLAVCQQR.I	1104.24	2	2.9653	0.4514
K.VLQLYPNNK.A	1089.27	2	2.5529	0.2537
					K.VLQLYPNNK.A	1089.27	2	2.9799	0.263
K.VLQLYPNNK.A	1089.27	2	2.7007	0.1457
					K.YKQALLQYK.K	1155.37	2	2.6239	0.245
K.YKQALLQYK.K	1155.37	2	3.1507	0.3611
					R.EGTGTEMPMIGDR.V	1394.56	2	2.4124	0.3688
R.FEIGEGENLDLPYGLER.A	1952.11	2	4.5489	0.618
					R.FEIGEGENLDLPYGLER.A	1952.11	2	4.2994	0.5597
R.FEIGEGENLDLPYGLER.A	1952.11	2	4.1121	0.5963
					R.GTVYFKEGK.Y	1029.17	2	2.2764	0.3408
R.RGEAHLAVNDFELAR.A	1698.86	3	4.1094	0.4317
					R.RGEAHLAVNDFELAR.A	1698.86	3	3.835	0.3324

并且，根据PDQuest软件对已有2-DE图谱的分析，通过比较点SSP2614在不同肝细胞癌患者的癌组织与癌旁组织的2-DE图谱中的表达情况，发现SSP2614以下5例不同病例中的都是在癌组织中高表达(表4)：

表4、点SSP2614在癌组织中的上调表达在5例不同病例中的重复情况

SSPNo.

病例429(癌/癌旁)

病例327

病例328

病例415

病例418

平均比例(癌/癌旁)±STDEV

SSP2614

3.1

2.7

3.1

3

2.9

3±0.167

因而，2-DE图谱分析显示：点SSP2614在癌组织中的上调表达在不同肝细胞癌患者的癌组织与癌旁组织的2-DE图谱中得到良好的重复(50％)。

实施例3、FK506结合蛋白4差异表达的免疫印迹验证

为确认FK506结合蛋白4在双向凝胶电泳中的差异表达，取10位肝细胞癌患者的癌组织及相应癌旁组织蛋白质样品(表1中317，327，42，45，48，49，415，418，422和424)，用购买的抗FK506结合蛋白4抗体进行免疫印迹分析，具体过程简述如下：

每个样品取20μg蛋白质样品用12％SDS-PAGE分离，转移至PVDF膜(购自Amersham Biosciences公司)上，一抗使用鼠抗人FK506结合蛋白4单抗(购自StressgenBiotechnologies公司，1:1000)，室温孵育2小时，用TBST(每升含Tris2.42g，氯化钠8g，Tween201ml，用HCl调节pH到7.6)洗涤三次，每次5分钟，二抗为抗鼠抗体(购自Santa Cruz公司，1:10000)室温孵育1小时，再用TBST洗涤三次，每次10分钟，最后用ECLplus试剂(Amersham Biosciences)反应5分钟后，以X-光片曝光检测，检测结果如图2所示。

图2的免疫印迹结果显示，10对癌组织与癌旁组织中无一例外的呈现这样的现象：癌组织中FK506结合蛋白4的杂交条带的浓度都明显高于相应的癌旁组织；可见FK506结合蛋白4在肝细胞癌的癌组织中存在高表达，该结果与双向凝胶电泳结果一致。

综上所述，FK506结合蛋白4在肝细胞癌的癌组织及癌旁组织中存在明显的差异表达，显然与肝细胞癌的发生发展有着密切的相关性，因此，以FK506结合蛋白4作为一个蛋白质分子标记对其表达量进行检测可以用于检测肝细胞癌。相应的，特异性抗FK506结合蛋白4的抗体，包括各种抗FK506结合蛋白4的单克隆抗体和多克隆抗体，由于其能够用于检测FK506结合蛋白4的表达量，因而可以用于检测肝癌，或者用于制备检测肝癌的制剂或试剂盒等，这对于本领域的技术人员来说是显而易见的。

虽然有关FK506结合蛋白4动态的生物学功能及肿瘤相关机制还有待进一步研究，但是将其作为检测肝癌的标记物却是肯定的。FK506结合蛋白4可作为肝细胞癌的潜在标志，而其在胞内的生物学功能提示FK506结合蛋白4可能作为肝癌的预后分子标记和临床治疗的靶分子。

Claims

1.一种FK506结合蛋白4用于制备检测肝癌的蛋白质分子标记。

2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述检测肝癌的蛋白质分子标记是用于检测该蛋白在肝细胞组织中的表达量。

3.如权利要求2所述的应用，其特征在于，所述检测该蛋白在肝细胞组织中的表达量是检测该蛋白在肝细胞组织中是否存在上调表达。

4.一种抗FK506结合蛋白4的抗体的应用，其特征在于，用于制备检测肝癌的制剂。

5.如权利要求4所述的应用，其特征在于，所述抗FK506结合蛋白4的抗体包括单克隆抗体和多克隆抗体。

6.一种抗FK506结合蛋白4的抗体的应用，其特征在于，用于制备检测肝癌的试剂盒。

7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述抗FK506结合蛋白4的抗体包括单克隆抗体和多克隆抗体。