一篇7分SCI带你入门表观遗传和肿瘤干细胞热点

肝细胞癌(HCC)是最常见的原发性肝癌，也是一个重要的医学问题。许多研究表明，肝癌的发生和发展是由一小部分未分化的癌症干细胞(CSCs)驱动的，与肿瘤易复发预后差有密切的联系。同时乙酰化对于许多基因的转录，蛋白质稳定性十分重要，表观遗传修饰和肿瘤干细胞一直以来都是国自然的热点领域。今天小编带来一篇讲述在肝癌干细胞中通过表观遗传乙酰化来影响肿瘤干细胞活性的文章，这篇文章发表在Cancer Letters（IF=7.36）上。通过这篇文章不仅可以了解到肿瘤干细胞的研究思路，同时还能学习基因乙酰化和去乙酰化的基本思路，对于想要上手的同学是个不错的学习文章。

1. 临床数据研究：β-catenin与HCC患者的SIRT1和不良预后呈正相关

作者首先从16例肝癌组织中发现与癌旁正常组织相比，β-catenin和SIRT1在肿瘤组织中均为高表达，β-catenin与SIRT1也显著相关，免疫组化进一步证实。同时肝癌组织中β-catenin或SIRT1的高表达与患者总体生存率差密切相关，并且β-catenin/Sirt1的表达与肿瘤复发、包膜浸润和血管血栓呈显著正相关。

结论：β-catenin在肝癌中高表达且与Sirt1呈正相关，β-catenin/sirt1的相互作用可导致肝癌患者的不良预后。

2. CSC信号通路研究：在肝癌干细胞中SIRT1调节β-catenin并激活Wnt/β-catenin

作者在6个肝癌细胞系中检测到β-catenin和SIRT1之间存在明显的相关性。已有报道表明SIRT1参与肝癌干细胞（CSCs）的自我更新，结果显示β-catenin和SIRT1在肝脏CSCs中高表达。在EpCAM和CD133（肝脏CSCs标记物）分离的细胞中也观察到了类似的结果。

之后，作者在肝脏CSCs中敲除β-catenin后，SIRT1蛋白显著减少。使用top-Flash报告实验发现SIRT1在CSCs中参与调节Wnt/β-catenin通路，SIRT1的敲除降低了Wnt/β-catenin的转录活性，同时内源性Wnt/β-catenin靶基因Axin2、cMyc、CcnD1和Lgr5表达水平降低，SIRT1的过表达结果与之相反。

结论：Wnt/β-catenin信号在肝癌干细胞中被激活，同时β-catenin转录活性可受SIRT1调控。 

3. 作用机制研究：SIRT1去乙酰化β-catenin以维持其在肝癌干细胞中的稳定性

在CSCs中下调SIRT1后β-catenin转录本的水平没有改变。猜测可能是影响了β-catenin蛋白的稳定性，作者利用蛋白质生物合成抑制剂环己酰亚胺(CHX)检测β-catenin水平。随着CHX处理时间的延长，β-catenin的降解增加，当SIRT1被敲除时，降解速度加快。进一步利用蛋白酶体抑制剂MG132处理CSCs，SIRT1的敲除未能诱导β-catenin的降解，说明有泛素化降解的参与。肝癌干细胞中SIRT1的敲除显著提高了β-catenin的泛素化水平，表明SIRT1在调节肝CSCs中β-catenin的蛋白稳定性中起重要作用。

Co-IP分析表明，内源性β-catenin和SIRT1在肝癌干细胞中相互结合。但当使用特异性的β酶活性抑制剂EX527处理时，β-catenin与SIRT1的结合能力明显降低。SIRT1是一种重要的脱乙酰酶，所以sirt1可能与β-catenin结合并调节其泛素化，参与β-catenin的降解。随后发现SIRT1敲除或EX527处理均可诱导CSCs细胞β-catenin乙酰化。

最后证实了EX527降低SIRT1的酶活性后，β-catenin的泛素化增加导致其蛋白水平下降，加速其降解，但MG132抑制蛋白酶体可抑制β-catenin的降解，并促进EX527处理的肝癌干细胞β-catenin水平的恢复。同时使用top-Flash报告实验发现EX527处理的肝脏CSCs中Wnt/β-catenin活性显著降低，下游的基因的表达水平也降低。

结论：SIRT1去乙酰化β-catenin以维持其蛋白稳定性，并调节肝干细胞中Wnt/β-catenin信号的激活。 

4. 作用机制研究：SIRT1脱乙酰基促进CSCs细胞β-catenin的核积聚

β-catenin的核积累在许多癌症中是一个关键事件。在肝脏CSCs中SIRT1的敲除导致核中β-catenin的积累减少。WNT3a具有稳定β-catenin和增加其核累计的作用，在肝脏CSCs中，β-catenin的蛋白水平和核积累随着WNT3a处理而显著增加。然而，SIRT1的敲除抵消了WNT3a诱导的β-catenin在肝脏CSCs中的核积累。

当WNT3a处理非CSCs时，细胞核β-catenin显著增加，并通过共表达SIRT1促进其积累。SIRT1基因的敲除增加了β-catenin的乙酰化水平，并且只诱导核β-catenin乙酰化。作者同时过表达了SIRT1的一个去乙酰化酶失活点突变体(SIRT1-H363Y)，发现β-catenin的总蛋白水平和核β-catenin的总蛋白水平都没有改变。

结论：SIRT1的脱乙酰基对于β-catenin在肝癌干细胞中的核积聚是至关重要的。

5. 下游作用基因：Sirt1/β-catenin轴通过调节Nanog参与肝癌干细胞的自我更新和肿瘤生长

作者研究了Sirt1/β-catenin轴是否调控肝干细胞的自我更新。SIRT1或β-catenin的敲除显著降低了肝脏CSC中Nanog的表达同时启动子的激活受到抑制。过表达sirt1和β-catenin明显促进了Nanog在非CSCs中的表达，启动子也被激活。CHIP实验表明，β-catenin与Nanog的启动子区域结合。提示SiRT1/β-catenin轴可能通过直接调控重要的干性基因Nanog参与肝癌干细胞的自我更新和肿瘤发生。

干性成球实验表明，EX527处理或β-catenin基因敲除降低了肝癌干细胞的克隆形成和球体形成能力。然而，β-catenin敲除对肝癌干细胞自我更新的抑制作用可以通过过表达Nanog来挽救。肿瘤干细胞移植实验结果表明肝癌干细胞中β-catenin基因的敲除明显的抑制了成瘤性，然而，上调Nanog既恢复了自我更新活性，又恢复了致瘤性。

结论：SIRT1/β-catenin轴调控干性基因Nanog参与肝肿瘤干细胞的自我更新，从而促进肝脏肿瘤细胞的生长。

6. 研究思路 

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