TRIM17通过泛素化降解FTO调控PDK1 m6A修饰介导的AKT/mTOR通路激活促进骨肉瘤进展

《Cell Death & Disease》：TRIM17 promotes the progression of osteosarcoma by regulating PDK1 m6A modification-mediated AKT/mTOR pathway activation through ubiquitination of FTO

本研究针对骨肉瘤预后差、易转移的临床难题，揭示了TRIM17通过泛素化降解m6A去甲基化酶FTO，增强PDK1 mRNA稳定性，进而激活AKT/mTOR信号通路促进骨肉瘤恶性进展的新机制。研究发现TRIM17可作为骨肉瘤独立预后标志物和潜在治疗靶点，为改善患者预后提供了新策略。

　　

在儿童和青少年肿瘤中，骨肉瘤堪称"沉默的杀手"。作为最常见的原发性恶性骨肿瘤，它尤其偏爱长骨的干骺端，早期就容易发生远处转移，最常攻击的器官是肺部。尽管保肢手术联合术前术后辅助化疗已成为标准治疗方案，但对于发生远处转移的患者，当前治疗手段效果有限，5年生存率仍低于20%。肿瘤复发、远处转移和化疗耐药这三大难题，如同三座大山压在临床医生和研究者心头，导致晚期骨肉瘤患者生存率在过去数十年间未能取得实质性突破。

面对这一严峻挑战，科学家们将目光投向了分子层面，试图解开骨肉瘤发生发展的神秘面纱。AKT/mTOR信号通路作为细胞生长、增殖和代谢的核心调控网络，其异常激活与多种肿瘤的恶性进展密切相关。在骨肉瘤中，该通路的异常活化已被证实与肿瘤细胞的侵袭能力和肺转移潜能直接相关。然而，该通路在骨肉瘤中的上游调控机制，特别是转录后修饰的调控作用，仍有待深入探索。

在这一背景下，TRIM17蛋白引起了研究人员的注意。作为TRIM蛋白家族成员，TRIM17具有E3泛素连接酶活性，能够通过泛素-蛋白酶体系统调控靶蛋白降解。近年研究发现，TRIM17在多种肿瘤发展中扮演重要角色，特别是在癌细胞增殖、生存潜力和耐药性方面，但它在骨肉瘤进展中的具体调控机制尚不明确。

与此同时，m6A（N6-甲基腺苷）修饰作为RNA表观遗传调控的重要方式，通过影响mRNA稳定性、剪接、转运和翻译效率参与多种生理病理过程。FTO作为m6A去甲基化酶，在肝癌和乳腺癌中被发现可通过调控癌基因的m6A水平促进肿瘤进展，但在骨肉瘤中的作用及其上下游调控网络仍不清楚。

基于TRIM17在肿瘤中的致癌作用、AKT/mTOR通路在骨肉瘤中的关键地位以及FTO作为m6A修饰调控因子的潜在功能，武汉大学人民医院骨科团队提出了一个创新性假说：TRIM17可能通过调控FTO介导的PDK1 m6A修饰，激活AKT/mTOR通路进而促进骨肉瘤进展。这一研究发表于《Cell Death and Disease》杂志，为骨肉瘤治疗提供了新的理论基础和潜在靶点。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：利用TCGA数据库和本院收集的12对骨肉瘤临床样本进行表达分析；通过慢病毒转染建立TRIM17稳定敲低和过表达的骨肉瘤细胞系（HOS、143B、U2OS、MG63）；采用CCK-8、平板克隆形成、划痕愈合和Transwell侵袭实验评估细胞表型；通过RNA测序（RNA-Seq）和MeRIP-Seq进行转录组和m6A修饰组学分析；运用蛋白质免疫共沉淀（Co-IP）和体内泛素化实验验证蛋白相互作用；借助分子对接技术预测蛋白结合模式；建立裸鼠皮下移植瘤和肺转移模型进行体内功能验证。

TRIM17在骨肉瘤中高表达且与不良预后相关

研究人员通过整合TCGA数据库中的骨肉瘤样本转录组数据和患者临床信息，发现TRIM17在骨肉瘤组织中显著上调。临床样本验证显示，与癌旁正常组织相比，骨肉瘤组织中TRIM17蛋白和mRNA水平均显著升高。生存分析表明，TRIM17高表达与患者总生存期缩短显著相关，ROC曲线分析显示TRIM17表达水平可准确预测骨肉瘤患者预后（AUC：0.703），提示其作为独立预后标志物的潜力。

TRIM17调控骨肉瘤细胞恶性表型

功能实验表明，敲低TRIM17显著抑制骨肉瘤细胞的增殖、迁移和侵袭能力，而上调TRIM17表达则产生相反效果。Western blot检测上皮-间质转化（EMT）相关蛋白发现，TRIM17敲低导致E-钙黏蛋白水平显著升高，N-钙黏蛋白和Vimentin水平降低，说明TRIM17通过调控EMT过程影响骨肉瘤细胞的侵袭转移能力。

TRIM17通过AKT/mTOR信号通路发挥作用

RNA测序分析显示，TRIM17敲低后共有897个基因表达发生改变，其中369个基因上调，528个基因下调。KEGG富集分析发现差异表达基因显著富集于AKT-mTOR信号通路。Western blot验证表明，TRIM17敲低显著降低AKT、mTOR和S6K1蛋白的磷酸化水平，而过表达TRIM17则增强这些蛋白的磷酸化，证实TRIM17通过调控AKT/mTOR通路影响骨肉瘤进展。

TRIM17与FTO相互作用共同调控AKT/mTOR通路

通过质谱分析和分子对接技术，研究人员发现TRIM17与去甲基化酶FTO存在特异性结合。免疫共沉淀实验证实了TRIM17与FTO的内源性相互作用，细胞免疫荧光显示两者在骨肉瘤细胞中共定位。功能实验表明，敲低FTO可增强AKT/mTOR通路蛋白的磷酸化，而过表达FTO则抑制该通路活化，提示FTO参与TRIM17介导的骨肉瘤恶性进展。

TRIM17通过泛素化降解FTO蛋白

机制深入探索发现，TRIM17过表达或敲低对FTO mRNA水平无影响，但显著调控FTO蛋白水平。蛋白质稳定性实验显示，TRIM17过表达显著降低FTO蛋白稳定性，而敲低TRIM17则增强其稳定性。体内泛素化实验证实TRIM17促进FTO蛋白泛素化， rescue实验表明过表达FTO可部分逆转TRIM17过表达引起的AKT/mTOR通路活化及恶性表型增强，证明TRIM17通过促进FTO泛素化降解调控下游信号。

FTO通过m6A修饰调控PDK1表达

整合RNA-Seq和MeRIP-Seq分析发现，FTO敲低后共有132个基因差异表达，其中1872个特异的m6A富集区域被鉴定。交叉筛选鉴定出PDK1（3-磷酸肌醇依赖性蛋白激酶1）作为关键下游靶点。实验证实PDK1存在m6A修饰，FTO敲低显著增强PDK1的m6A修饰水平，双荧光素酶报告基因实验显示FTO通过m6A修饰调控PDK1表达。更重要的是，过表达FTO或使用m6A甲基化抑制剂DAA均可逆转TRIM17引起的PDK1 mRNA水平升高和AKT/mTOR通路活化。

体内实验验证TRIM17功能

动物实验表明，敲低TRIM17可显著抑制裸鼠皮下移植瘤的体积和重量，降低肺转移负荷。肿瘤组织分析显示，shTRIM17组中p-AKT T308、p-mTOR S2448、p-S6K1 T389磷酸化水平显著降低，而PDK1蛋白表达增加，体内验证了TRIM17-FTO-PDK1-AKT/mTOR信号轴的存在。

本研究首次揭示了TRIM17在骨肉瘤中的致癌作用及其分子机制，创新性地发现了TRIM17-FTO-PDK1-AKT/mTOR这一全新的信号调控轴。研究不仅证实TRIM17可作为骨肉瘤潜在的预后生物标志物，更重要的是阐明了E3泛素连接酶与RNA m6A修饰之间的交叉对话机制，为理解蛋白质泛素化修饰与RNA表观遗传调控的相互作用提供了新视角。

从临床转化角度，该研究为骨肉瘤治疗提供了多个潜在干预靶点。针对TRIM17本身或其与FTO相互作用界面的抑制剂开发，以及调控PDK1 m6A修饰的小分子药物研究，都可能成为未来骨肉瘤治疗的新方向。尤其值得关注的是，AKT/mTOR通路抑制剂在临床已有应用基础，该研究为这些现有药物的精准应用提供了生物标志物指导。

然而，研究也存在一些局限性。临床样本量相对有限可能影响统计结果的稳健性；TRIM17与FTO相互作用的具体分子机制，包括泛素化位点和识别模式尚未完全阐明；PDK1 m6A修饰的具体位点及其功能影响需要进一步探索；动物模型未能完全模拟人体骨肉瘤微环境等。这些问题的解决将有助于更全面理解该信号通路的生物学意义和临床价值。

总之，这项研究深化了我们对骨肉瘤发病机制的认识，为开发新的诊断策略和治疗方法奠定了重要理论基础。TRIM17作为新的治疗靶点，其与现有靶向药物或免疫疗法的联合应用前景值得期待，有望为改善骨肉瘤患者预后开辟新的途径。