Mol Ther︱刘芝华团队揭示肿瘤细胞c-MYC转录激活及凋亡抵抗的新机制
责编︱方以一，王思珍
编辑︱杨彬薇
细胞凋亡是最常见的调节性细胞死亡，肿瘤细胞凋亡抵抗是导致癌症治疗失败的主要原因[1-3]。靶向凋亡相关蛋白，如BCL2，MCL1的小分子抑制剂在肿瘤临床治疗中初见效果[4, 5]。然而，这些抑制剂仅适用于特定的癌症亚型，并且在治疗过程中产生耐药性，最终导致治疗失败。因此，鉴定新的促凋亡或抗凋亡分子并揭示其功能机制对于揭示新的抗癌策略至关重要。C-MYC作为一个公认的转录因子，被报道调控肿瘤细胞凋亡和干性[6-8]，因此探究肿瘤中c-MYC激活的新机制有助于开发靶向c-MYC调控轴的治疗策略。
2022年10月15日，中国医学科学院肿瘤医院刘芝华教授团队在Molecular Therapy上发表了题为“HCP5 Prevents Ubiquitination-Mediated UTP3 Degradation to Inhibit Apoptosis by Activating c-Myc Transcriptional Activity”的研究，揭示了LncRNA HCP5通过抑制泛素化介导的蛋白降解来激活c-MYC转录活性进而抑制细胞凋亡的分子机制，提出了靶向HCP5增强肿瘤化疗敏感性的分子治疗策略。
研究人员首先建立顺铂（Cisplatin, DDP）抵抗的食管鳞状细胞癌（Esophageal Squamous Cell Carcinoma, ESCC）细胞系[9]，然后在耐药细胞和亲本细胞进行全转录组测序鉴定到在两组耐药细胞系中共同上调最显著的长链非编码RNA（Long non-coding RNA, LncRNA）分子HCP5（图1A）。生存分析显示HCP5高表达的病人预后显著更差（图1B）。接下来作者进行功能研究，体内移植瘤模型揭示HCP5促进肿瘤增殖及化疗耐药（图1C-D）。为了探究靶向HCP5的分子治疗潜力，研究人员建立了三例食管鳞癌PDX（Patient-derived xenograft）模型，然后通过瘤内注射腺相关病毒（Adeno-associated virus, AAV）介导的shRNA联合化疗，结果表明AAV靶向HCP5抑制显著增强肿瘤化疗敏感性（图1E-G）。
图1 HCP5促进肿瘤化疗耐药
（图源：Nan, et.al., Mol Ther, 2022）
接下来研究人员探究HCP5促进化疗耐药的分子机制。GSEA富集分析显示HCP5敲降后显著富集到细胞凋亡信号（图2A）。同时分子实验也证实HCP5抑制caspase依赖的细胞凋亡通路（图2B-C）。这些实验数据表明HCP5通过抑制肿瘤细胞凋亡促进肿瘤化疗抵抗。
图2 HCP5抑制caspase依赖的凋亡通路
（图源：Nan, et.al., Mol Ther, 2022）
LncRNA发挥功能的主要机制包括介导其相互作用蛋白，调控下游信号。作者通过RNA pull down结合质谱分析在两个独立细胞系共同鉴定到HCP5特异性互作的关键蛋白UTP3，发现HCP5通过与UTP3直接互作，抑制TRIM29（E3泛素连接酶）与UTP3之间的相互作用，进而阻止泛素蛋白酶体途径介导的UTP3蛋白降解，稳定UTP3蛋白表达（图3）。
图3 HCP5阻止TRIM29介导的UTP3降解
（图源：Nan, et.al., Mol Ther, 2022）
为了探究HCP5稳定UTP3进而抑制肿瘤细胞凋亡的下游机制，研究人员进行ATAC-seq与RNA-seq联合分析，鉴定到HCP5介导VAMP3的promoter区开放以及转录水平表达上调（图4A-C）。同时，研究人员发现UTP3蛋白过表达能够完全回复HCP5敲降介导的VAMP3下调（图4D-E），这说明UTP3参与了HCP5对下游靶基因VAMP3的调控。
图4 ATAC-seq & RNA-seq联合分析
（图源：Nan, et.al., Mol Ther, 2022）
接下来研究人员探究HCP5-UTP3激活VAMP3转录的详细机制。GSEA富集分析表明HCP5显著激活Myc targets（图5A-B），同时在VAMP3的promoter区预测到多个MYC的结合位点（图5C-D），这提示c-MYC作为转录因子可能参与HCP5-UTP3对VAMP3的转录调控。最后作者通过染色质免疫共沉淀（chromatin immunoprecipitation, ChIP）发现UTP3作为转录co-factor招募c-MYC到VAMP3的启动子区域激活其转录（图5E-F）。
图5 UTP3招募c-MYC转录激活VAMP3
（图源：Nan, et.al., Mol Ther, 2022）
图6 HCP5通过抑制泛素化介导的UTP3降解来激活c-MYC转录活性，抑制细胞凋亡
（图源：Nan, et.al., Mol Ther, 2022）
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ymthe.2022.10.006
中国医学科学院肿瘤医院博士研究生南亚兵和Dana-Farber癌症研究所罗擎宇博士为该研究的共同第一作者，中国医学科学院肿瘤医院刘芝华教授为该研究的通讯作者。该研究受到国家重点研发计划，国家自然科学基金，中国医学科学院医学与健康科技创新工程项目以及深圳市三名医学工程项目资助。
通讯作者：刘芝华教授
（照片提供自：刘芝华团队）
通讯作者简介（上下滑动阅读）
国家杰出青年基金获得者，教育部特聘教授，国家高层次人才项目领军人才，教育部创新团队及科技部创新团队负责人，首批人社部新世纪“百千万人才工程”国家级人选，卫生部有突出贡献中青年专家，享受国务院政府特殊津贴。北京大学本科、博士，美国华盛顿州立大学博士后。主持重点研发计划慢病项目、常见多发病防治研究项目，国家自然科学基金重点项目及重点国际合作项目等。致力于通过多组学数据鉴定食管癌驱动基因，对食管癌进行精确分子分型，鉴定新型预后标志物和治疗靶点，发展新型治疗策略。在Cancer Cell, Cell Research, Advanced Materials, Advanced Science, PNAS等杂志发表通讯作者论文百余篇，被引用1万余次，H index 58。研究成果获国家科技进步一等奖、中华医学科技一等奖和抗癌协会科技奖一等奖等。
研究组的主要研究方向是从遗传、表观遗传和肿瘤微环境协同调控的角度探讨肿瘤发生发展的分子机制，识别具有临床应用前景的分子分型标志物和新靶点，多层面构建肿瘤个体化精准诊疗的分子基础。主持了多项国家级及省部级课题，包括：国家973计划课题，国家863计划课题，国家重点研发计划项目，科技部创新团队，国家自然科学基金杰出青年基金项目、重点项目、重点国际合作项目、重大研究计划、面上项目、青年基金项目等，教育部创新团队，北京市自然科学基金，教育部高校博士点学科基金等。累计发表SCI学术论文130余篇，包括Cancer Cell，Cell Research, Advanced Materials, Advanced Science, PNAS, Cancer Research, Clinical Cancer Research, Cell Death & Differentiation, Cell Reports, Oncogene等肿瘤研究权威学术期刊。
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【2】NAR︱徐书华/张国庆/樊少华团队合作发布人类基因组结构变异数据库和计算分析平台PGG.SV
【3】Cell Death Dis︱吴旻团队揭示乳腺癌中KDM5C稳定性及增强子重编程的调控机制
【4】Cancer Sci｜范昌发/王佑春/谢良志团队报道hKDR人源化小鼠模型及抗血管生成药效评价
【5】PLOS Pathog｜郭斐/梁臣/王健伟团队研究成果揭示宿主限制因子SERINC5抑制流感病毒新机制
【6】Nat Commun｜李鹏团队发现靶向PD-L1的CSR提升CAR-T细胞疗效的分子机制
【7】Nat Genet︱郭国骥/韩晓平团队发表基于人工智能神经网络的基因组解读系统Nvwa，并揭示细胞命运决定的共性规律
【8】J Transl Med︱韩新巍团队研究发现CalliSpheres®载利多卡因微球可用于有效控制栓塞后疼痛并发症的发生
【9】CMI︱蔡志坚团队发文揭示肿瘤细胞来源的胞外囊泡介导抗PD-L1治疗的机制
【10】Cell Death Dis︱杨美香/尹芝南团队合作揭示更年期女性阴道萎缩的新机制
讲座/会议/研讨会等【1】Immune Zoom Seminar︱B细胞在免疫和神经系统中的筛选（徐和平教授）优质科研培训课程推荐【1】单细胞测序与空间转录组学数据分析研讨会（10月29-30日 腾讯在线会议）【2】宏基因组与代谢组/脂质组学R软件数据可视化研讨会（10月29日 腾讯在线会议）【3】基因编辑技术全览、解析及其在临床与动物模型等研究中的应用研讨会（10月22-23日 腾讯在线会议）欢迎加入“岚翰生命科学” ”岚翰生命科学“ 诚聘副主编/编辑/运营岗位 (在线办公)参考文献（上下滑动阅读）
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本文完