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为探究 p53 突变与乳腺癌（BC）进展关联机制，研究人员聚焦 GD3 合酶（GD3S/ST8SIA1）与 p53 的互作。发现 WT p53 抑制 GD3S，突变 p53 通过激活启动子上调 GD3S，其通过增强线粒体功能抗凋亡。为 BC 治疗提供新靶点。
论文解读
在乳腺癌的研究领域，肿瘤抑制蛋白 p53 的突变是一个备受关注的问题。p53 突变在乳腺癌中十分常见，尤其是在三阴性乳腺癌（TNBC）中，高达 80% 的病例存在 p53 突变，且与预后不良密切相关。尽管针对突变 p53 的治疗在早期临床试验中尝试颇多，但由于 p53 复杂的细胞功能、结构复杂性以及基因变异的多样性，这些尝试大多收效甚微。因此，深入理解 p53 突变与乳腺癌进展相关基因之间的分子机制，对于开发有效的靶向治疗方法至关重要。此前研究发现，神经节苷脂 GD2 的表达可识别乳腺癌干细胞，而 GD3 合酶（GD3S/ST8SIA1）作为催化 GD2 生物合成限速步骤的关键酶，在 p53 突变的乳腺癌患者中显著上调，但其与 p53 的功能关系尚未明确。基于此，美国德克萨斯大学 MD 安德森癌症中心等机构的研究人员开展了相关研究，旨在阐明 GD3S 与野生型（WT）或突变型 p53 之间的复杂相互作用，相关成果发表在《Oncogene》上。
研究人员采用了多种关键技术方法来开展研究。首先，利用公共数据库（如 TCGA、METABRIC）分析了大量乳腺癌患者数据，同时通过免疫组化（IHC）检测了存档的原发性乳腺肿瘤组织中 GD3S 和 p53 的表达。此外，运用慢病毒介导的短发夹 RNA（shRNA）技术实现了 p53 的诱导敲除和 GD3S 的过表达，并通过流式细胞术、蛋白质免疫印迹（Western blotting）、实时荧光定量 PCR（qPCR）、染色质免疫沉淀（ChIP-qPCR）、荧光素酶报告基因测定以及 RNA 测序（RNA-seq）等技术，深入探究了相关分子机制。在动物实验方面，构建了肿瘤异种移植模型，并进行了肿瘤球体形成实验等。样本队列来源于 MD 安德森癌症中心的组织库，包含野生型或突变型 p53 的原发性乳腺肿瘤组织。
GD3S 在 p53 突变乳腺癌中差异表达
通过分析 TCGA 和 METABRIC 数据集，发现与 WT p53 相比，p53 突变的乳腺癌患者中 GD3S 表达显著上调，且热点 p53 突变患者的 GD3S 表达高于非热点突变或 WT p53 患者。免疫组化分析 79 例存档肿瘤样本进一步验证了这一结果，热点 p53 突变患者的 GD3S 表达最高，且 p53 与 GD3S 表达在热点突变患者中呈显著正相关。在不同乳腺癌亚型中，无论激素受体状态如何，p53 突变均与 GD3S 表达相关，提示 GD3S 表达的异质性与 p53 突变状态密切相关。
WT p53 下调 GD3S 表达
使用 MDM2 抑制剂 Nutlin-3a 稳定 WT p53 后，WT p53 阳性的乳腺癌细胞中 GD3S mRNA 表达呈剂量依赖性下降，GD2 + 细胞百分比也随之减少。这表明 WT p53 的稳定可显著下调 GD3S 表达，进而减少乳腺癌干细胞群体。
p53 GOF 突变赋予乳腺癌细胞生存优势
在携带特定 GOF p53 突变（如 V157F、R273L、R249S、R175H）的乳腺癌细胞中，敲除 p53 会导致细胞无法存活或生长停滞，且 GD3S mRNA 表达显著降低。而在部分非热点突变细胞中，p53 敲除对细胞存活和 GD3S 表达无显著影响，提示特定 GOF p53 突变通过调控 GD3S 转录发挥作用。此外，外源性表达 WT p53 可下调突变 p53 细胞中的 GD3S 表达，表明 WT p53 对突变 p53 具有主导抑制作用。
GD3S 抑制 p53 介导的细胞凋亡
在携带 GOF p53 突变的 TNBC 细胞中，p53 敲除会诱导细胞凋亡，而 GD3S 过表达可显著挽救细胞凋亡，减少 annexin V 阳性细胞和 caspase-3/7 激活。肿瘤球体形成实验显示，GD3S 过表达可维持 p53 敲除细胞的成球能力。在 WT p53 的 ER+/PR + 乳腺癌细胞中，GD3S 过表达可减弱 Nutlin-3a 诱导的凋亡，表明 GD3S 具有广谱的抗凋亡作用。
p53 直接结合 GD3S 启动子调控转录
通过生物信息学分析发现 GD3S 启动子区域存在保守的 p53 结合位点。荧光素酶报告基因测定显示，WT p53 稳定可抑制 GD3S 启动子活性，而突变 p53 敲除则降低启动子活性。ChIP-qPCR 证实，WT p53 和突变 p53 均可直接结合 GD3S 启动子，但结合区域不同，提示两者通过不同方式调控 GD3S 转录。
GD3S 通过增强线粒体功能抵抗凋亡
RNA 测序和通路分析表明，GD3S 过表达可抑制促凋亡基因（如 MFN1、MAPK14、TRIM24）表达，上调线粒体核糖体基因（如 MRPL3、MRPS27、MRPS18B）。海马体分析显示，GD3S 过表达增强线粒体呼吸（基础和最大耗氧率），维持线粒体膜电位（MMP），而 GD3S 敲除则导致线粒体功能受损，线粒体自噬增加。这些结果表明，GD3S 通过调节线粒体功能抑制 p53 诱导的凋亡。
研究结论与意义
本研究揭示了 GD3S 在乳腺癌中作为新型抗凋亡因子的作用，阐明了 WT p53 与突变 p53 通过直接结合 GD3S 启动子调控其表达的机制。特定 GOF p53 突变依赖 GD3S 发挥促肿瘤作用，而 GD3S 通过增强线粒体功能赋予肿瘤细胞凋亡抵抗能力。这些发现不仅为乳腺癌的预后评估提供了潜在生物标志物（如 GD3S 表达与 p53 突变状态的关联），还为治疗提供了新靶点，提示联合靶向 GD3S 和 p53 再激活策略可能成为乳腺癌治疗的新方向。研究结果为深入理解乳腺癌发生发展机制及开发更有效的治疗手段奠定了重要基础。
