先前研究发现:肺癌和其他癌症亚型中经常出现的“棘皮动物微管相关蛋白4(EML4)”-ALK融合癌蛋白的形成依赖于RAS GTPase激活和下游RAF / MEK / ERK(MAPK途径)信号传导。研究表明,EML4-ALK复合体的形成并非局限于细胞膜,而是定位于未知的细胞内点状细胞质结构,并且这种特定的细胞内定位对于EML4-ALK激活RAS和下游MAPK信号传导至关重要。
在这项研究中,作者试图研究ALK融合癌蛋白在细胞中的定位,并且将最初的研究重点放在EML4-ALK变体1上。首先,作者利用患者来源的癌细胞H3112(其内源性表达EML4-ALK变异体)进行免疫荧光检测,证实了EML4-ALK定位于细胞质中的点状结构,而非细胞膜。之后,作者通过在表达携带FLAG标签的EML4-ALK的Beas2B细胞中进行成像分析而验证了上述发现。然后,作者使用一系列成熟的细胞学检测手段研究了EML4-ALK的生物物理特性。研究发现,EML4-ALK颗粒不是简单,均质的液滴:1)在活细胞成像的时间窗口内未观察到裂变或融合事件,并且大多数颗粒在己二醇处理后仍然存在,这与DCP1B标记的液状P-小体不同;2)超分辨率显微成像结果显示, EML4-ALK颗粒表现出多孔和曲线形状,而不是液滴所具备的光滑和球形的外观特征;3)光漂白的荧光恢复成像(FRAP)结果显示,颗粒与颗粒之间的周围细胞质之间存在异质性的EML4-ALK交换现象,1分钟内的中位回收效率为10%,其中部分颗粒的回收率最高为40% 。上述结果表明,EML4-ALK形成了全新的胞浆蛋白颗粒,并且表现出了极高的异质性,固体状的特性比液体状的特性更为普遍。
进一步,作者通过成像手段发现EML4-ALK无膜细胞质蛋白颗粒能够在原位募集RAS激活复合物GRB2 / SOS1 / GAB1,并且能够激活下游的RAS信号。在此基础上,作者发现当这一无膜复合体具备高度有序特征时,其在不依赖细胞膜结构的情况下依然能够激活下游的RAS/MAPK,而低有序度的蛋白复合体则不具备上述能力。
综上,作者通过一系列精巧的设计以及高分辨率成像实验,发现了由RTK形成的全新细胞内蛋白质颗粒结构,并建立了定义RTK癌蛋白形成无膜蛋白颗粒的结构规则。该发现揭示了无膜的、高有序度胞质蛋白符合体是致癌RTK和RAS信号传导的独特亚细胞平台。