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作者：Alan
导读：肺癌是全球最常见的癌症之一，也是男性癌症相关死亡的主要原因。非小细胞肺癌(NSCLC)是最常见的肺癌类型，病例占所有肺癌的85%。
5月13日，南昌大学第一附属医院研究人员联合发文，在《Nature：Cell Death & Disease 》上发表了“Hypoxia-mediated promotion of glucose metabolism in non-small cell lung cancer correlates with activation of the EZH2/FBXL7/PFKFB4 axis”的文章，研究人员称揭示了EZH2/FBXL7/PFKFB4在非小细胞肺癌的糖代谢和肿瘤生长中发挥调控作用，有望成为肺癌潜在的生物标志物。
https://www.nature.com/articles/s41419-023-05795-z
研究背景
01
肺癌是全球最常见的癌症之一,其中非小细胞肺癌(NSCLC)是最常见的肺癌类型，尽管非小细胞肺癌的治疗取得了进展，但总生存率仍然不理想，尤其是在转移期。因此，需要对疾病生物学和肿瘤转移机制进行广泛的研究，帮助在早期发现肺癌以及开发多模式治疗方法。
研究方法
02
缺氧与NSCLC预后不良相关的研究越来越清晰，这表明靶向缺氧治疗对改善NSCLC预后具有重要意义。最近的证据表明，zeste同源物增强子2 (EZH2)在缺氧暴露的肿瘤细胞中大量表达。此外，EZH2在恶性肿瘤中的作用主要与癌细胞的葡萄糖代谢有关，而葡萄糖代谢被认为是癌症生长和转移的标志。此外，多项研究报道了EZH2与SKP1-CUL1-F-box (SCF) E3泛素连接酶在恶性疾病中的强相互作用。
BXL7是SCFE3泛素连接酶的一个组成部分，对于维持组织在正常和应激条件下的稳态至关重要，特别是在恶性疾病中。FBXL7过表达可抑制胰腺癌细胞的侵袭特性，也可能是预测卵巢癌患者完全病理反应的有用生物标志物。FBXL7在NSCLC中的生物学作用是目前研究的重点。6-磷酸果糖-2-激酶/果糖-2,6-双磷酸酶4 (PFKFB4)已被确定可增强小细胞肺癌(SCLC)的化疗耐药，是该疾病治疗反应和预后较差的指标。此外，PFKFB4可以通过糖酵解的变构调节来控制代谢通量，已有证据表明，限制PFKFB4可能会对癌症治疗产生有益的影响，因为它的异位表达在p53缺乏的癌细胞的合成代谢中显示出支持作用。这些报道暗示缺氧可能参与了NSCLC的葡萄糖代谢和肿瘤生长，涉及与EZH2、FBXL7和PFKFB4的相互作用。
https://www.nature.com/articles/s41419-023-05795-z
对NSCLC相关数据集进行差异分析，在样本中发现16个上调基因和15个下调基因(图1A-F)。其中，FBXL7是唯一差异表达的E3泛素连接酶。此外，利用GEPIA数据库分析发现，FBXL7在NSCLC样本中表达下调(图1H)。Kaplan-Meier分析显示，FBXL7表达与NSCLC患者的总生存率呈正相关(图1I)。因此，我们推测FBXL7是NSCLC的关键抑癌基因。与正常人肺上皮细胞相比，FBXL7在人非小细胞肺癌细胞系中的表达水平较低(图1J、K)。选择表达水平最低的A549和H1650细胞系进行后续实验。这些结果表明FBXL7在NSCLC细胞中低表达，可能与NSCLC的恶性进展有关。接下来，研究人员进行了细胞实验，探讨FBXL7对NSCLC细胞生长的影响。分析结果显示FBXL7 mRNA和蛋白表达增加。Transwell实验结果表明，过表达FBXL7可显著抑制A549和H1650细胞的活力、迁移和侵袭。以上数据表明，过表达FBXL7可以抑制NSCLC细胞的恶性表型，同时促进其凋亡。为阐明FBXL7抑制NSCLC细胞恶性进展的分子机制，研究人员使用TAP-MS鉴定了FBXL7泛素连接酶的底物。使用UALCAN数据库分析表明，PFKFB4的表达在NSCLC样本中显著上调，并且与NSCLC患者的总生存时间呈负相关。因此，研究人员推测FBXL7可能通过泛素化介导糖酵解途径，进而影响NSCLC的进展。此外，Co-IP实验结果显示，内源性PFKFB4与FBXL7相互作用(图3C)。
此外，研究人员将HA标记的FBXL7和myc标记的PFKFB4转移到293T细胞中，并使用HA或myc标记的抗体进行免疫沉淀。结果表明，外源PFKFB4也与FBXL7相互作用。为验证FBXL7与PFKFB4之间的直接相互作用，使用gst标签对FBXL7进行标记，使用His标签对PFKFB4进行标记。GST下拉实验数据显示His-PFKFB4与GST- fbxl7相互作用(图3E)。同时，RT-qPCR和Western blot分析结果显示，在A549细胞中，e-FBXL7的转导降低了PFKFB4的蛋白表达，但不影响其mRNA的表达(图3F, G)。这一结果表明，PFKFB4可能是FBXL7的底物，FBXL7可能通过泛素化降解PFKFB4蛋白。CHX检测FBXL7对PFKFB4蛋白半衰期的影响。Western blot分析结果解释了e- fbxl7在293T细胞中降解PFKFB4蛋白的速度更快(图3H)。此外，IP分析结果显示，在FBXL7缺失的情况下，PFKFB4蛋白的泛素化水平下降，而在FBXL7过表达后，结果正好相反。这些数据支持PFKFB4在NSCLC组织样本中高表达，过表达FBXL7可以泛素化和降解PFKFB4蛋白。
研究意义
03
缺氧与癌症的进展、转移和代谢有关。本研究结果支持缺氧通过调控EZH2/FBXL7/PFKFB4轴促进NSCLC糖代谢和肿瘤生长的作用，首次发现FBXL7在NSCLC组织样本和细胞中表达较低，其下调可预测NSCLC患者的总生存率较低。综上所述，研究人员揭示了EZH2/FBXL7/PFKFB4在非小细胞肺癌的糖代谢和肿瘤生长中发挥调控作用，有望成为肺癌潜在的生物标志物。
参考资料：
https://www.nature.com/articles/s41419-023-05795-z
注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。
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