MINPP1通过ZRANB1介导CTSB K33位去泛素化调控HBV相关肝癌铁死亡的新型糖代谢机制

本研究针对乙型肝炎病毒（HBV）相关肝细胞癌（HCC）中铁死亡调控机制不明的科学问题，通过多组学分析发现MINPP1（Multiple Inositol Polyphosphate Phosphatase 1）通过糖代谢重编程途径调控铁死亡进程。研究团队采用免疫共沉淀、泛素化修饰分析等技术手段，首次揭示MINPP1-ZRANB1-CTSB分子轴通过调控CTSB（Cathepsin B）K33位泛素化修饰稳定性，特异性促进HBV阳性肝癌细胞铁死亡。该研究为HBV相关HCC提供了新的治疗靶点和理论依据，对肝癌精准治疗具有重要临床意义。

　　

在全球范围内，乙型肝炎病毒（HBV）感染仍然是肝细胞癌（HCC）最主要的致病因素，尽管抗病毒治疗取得显著进展，但HBV相关肝癌的发病机制和治疗策略仍是临床面临的重大挑战。铁死亡（Ferroptosis）作为一种新发现的程序性细胞死亡方式，以其独特的脂质过氧化驱动机制在肿瘤治疗领域展现出巨大潜力，然而其在HBV相关HCC中的调控网络仍存在大量未知领域。

发表在《Biology Direct》的这项研究从代谢重编程角度切入，发现多肌醇多磷酸磷酸酶1（MINPP1）在HBV阳性肝癌中通过糖代谢旁路途径调控铁死亡的新机制。研究人员通过系统的实验验证，揭示了MINPP1-ZRANB1-CTSB分子轴在HBV特异性微环境中的精细调控网络，为开发靶向铁死亡的肝癌治疗策略提供了重要理论基础。

本研究采用的关键技术方法包括：①免疫共沉淀（Co-IP）和泛素化分析技术验证蛋白相互作用和修饰类型；②免疫荧光染色定位蛋白亚细胞分布；③Seahorse能量代谢分析系统检测糖酵解和氧化磷酸化水平；④体内裸鼠成瘤实验验证分子轴的生理功能；⑤采用40例临床肝癌组织样本（20例HBV阳性/20例HBV阴性）进行临床相关性验证。

MINPP1 induces ferroptosis in Hep3B cells

研究人员首先通过生物信息学分析发现MINPP1与铁死亡通路显著相关。在HBV阳性肝癌细胞系Hep3L和PLC/PRF/5中，过表达MINPP1显著增加线粒体超氧化物水平、丙二醛（MDA）含量和细胞内活性氧（ROS）水平，同时降低谷胱甘肽（GSH）水平和线粒体膜电位，这些变化在HBV阴性细胞系Huh7中未被观察到。蛋白免疫印迹结果显示MINPP1上调ACSL4并下调GPX4表达，FerroOrange染色证实MINPP1促进细胞内铁离子积累，表明MINPP1特异性调控HBV阳性肝癌细胞的铁死亡进程。

The regulation of ferroptosis through glycolysis mediated by MINPP1

研究发现MINPP1通过糖代谢途径调控铁死亡。使用糖酵解抑制剂2-脱氧-D-葡萄糖（2-DG）处理后，MINPP1敲低引起的糖酵解关键蛋白（HK2、GLUT1、LDH-A）上调被显著逆转。Seahorse分析显示2-DG处理降低细胞糖酵解速率和容量。更重要的是，2-DG处理恢复了MINPP1敲低导致的铁死亡抑制表型，包括线粒体超氧化物水平回升、MDA/GSH比率正常化、ROS水平增加、线粒体膜电位改善和铁离子浓度升高，证明MINPP1通过糖代谢-氧化磷酸化重连接调控铁死亡。

The protein level reveals a significant correlation between MINPP1 and CTSB

通过BioGRID和FerrDb数据库交叉分析发现CTSB（组织蛋白酶B）与MINPP1存在潜在关联。蛋白质组学数据显示MINPP1与CTSB在蛋白水平呈显著正相关（r=0.62, p<0.001），但在mRNA水平无相关性。火山图分析显示CTSB是MINPP1高/低表达组间的差异表达蛋白，提示MINPP1可能在翻译后水平调控CTSB表达。

The CTSB attenuates the ferroptosis induced by MINPP1

实验证实CTSB是MINPP1调控铁死亡的下游效应器。在HBV阳性细胞中，MINPP1敲低显著降低CTSB蛋白表达，而回补CTSB可逆转MINPP1敲低对铁死亡的抑制作用。EdU实验显示CTSB回补抑制MINPP1敲低促进的细胞增殖。CTSB恢复使线粒体超氧化物、ROS、MDA水平升高，GSH水平降低，ACSL4/GPX4表达比率改善，线粒体膜电位和铁离子浓度恢复正常，表明CTSB介导MINPP1的铁死亡调控功能。

The stability of CTSB protein is enhanced by MINPP1

机制研究发现MINPP1调控CTSB蛋白稳定性。蛋白酶体抑制剂MG132处理可逆转MINPP1敲低引起的CTSB降解。环己酰亚胺（CHX）追踪实验显示MINPP1敲低加速成熟CTSB蛋白降解。免疫荧光显示MINPP1与溶酶体标志物LAMP1共定位，免疫共沉淀证实MINPP1与CTSB存在直接相互作用，表明MINPP1通过稳定CTSB蛋白影响铁死亡进程。

ZRANB1 interacts with CTSB

研究人员发现去泛素化酶ZRANB1是MINPP1与CTSB之间的桥梁。MINPP1正调控ZRANB1表达，而ZRANB1敲低降低CTSB蛋白水平但不影响mRNA表达。CHX实验显示ZRANB1过表达显著延长CTSB蛋白半衰期。蛋白质结构对接分析显示ZRANB1与CTSB形成稳定复合物（结合自由能-12.4 kcal/mol），免疫荧光和Co-IP验证了两者的相互作用和共定位。

Ubiquitination of CTSB is regulated by ZRANB1 to affect ferroptosis

深入研究揭示ZRANB1通过去泛素化酶活性调控CTSB稳定性。酶活性位点突变体（C443A）失去对CTSB的稳定作用。结构域分析表明ZRANB1的OTU结构域与CTSB重链介导两者结合。泛素化实验显示ZRANB1显著降低CTSB泛素化修饰，且MINPP1增强这一效应。进一步研究发现ZRANB1特异性调控CTSB的K33连锁泛素化，位点突变实验证实K220和K237是ZRANB1介导去泛素化的关键位点。

The interplay among CTSB ubiquitination, tumor proliferation, HBV infection, and ZRANB1-mediated regulation of ferroptosis

最后研究证实HBV感染是MINPP1-ZRANB1-CTSB轴激活的关键因素。在HBV阴性Huh7细胞中转入pHBV1.3质粒后，ZRANB1敲低显著抑制铁死亡，表现为ACSL4下调、GPX4上调、线粒体超氧化物和ROS水平降低，而CTSB回补可逆转这些表型。临床样本免疫组化显示MINPP1和CTSB在HBV阳性HCC组织中低表达，而在HBV阴性组织中高表达。体内实验证实CTSB-2KR突变体（K220/237R）失去肿瘤抑制功能，表明CTSB去泛素化修饰对铁死亡调控至关重要。

研究结论表明，MINPP1通过糖代谢重编程途径调控HBV相关肝癌铁死亡，其分子机制涉及MINPP1-ZRANB1-CTSB信号轴的特异性激活。ZRANB1介导的CTSB K33位去泛素化修饰是调控铁死亡的关键分子事件，该通路仅在HBV阳性微环境中被激活。这项研究不仅揭示了HBV感染与铁死亡调控之间的新型联系，还为开发针对HBV相关肝癌的靶向治疗策略提供了理论依据和潜在治疗靶点。

从转化医学角度，该研究的发现具有重要临床意义：首先，MINPP1表达水平可能作为HBV相关肝癌预后标志物；其次，靶向ZRANB1去泛素化酶活性或CTSB泛素化修饰可能成为新型治疗策略；最后，该研究提出的代谢-细胞死亡交叉调控机制为理解肿瘤微环境如何影响治疗反应提供了新视角。未来研究可进一步探索该通路与其他细胞死亡方式的交互作用，以及其在肝癌免疫治疗中的潜在价值。