TRIM8依赖的PGK1 K63泛素化通过ACAT1相互作用促进胃癌糖酵解与血管生成

《Cell Death & Disease》：TRIM8-dependent K63-ubiquitinated PGK1 promotes glycolysis and angiogenesis in gastric cancer via interaction with ACAT1

本研究揭示了E3连接酶TRIM8通过K63泛素化修饰糖酵解酶PGK1并增强其稳定性，进而招募乙酰转移酶ACAT1促进PGK1乙酰化，最终强化糖酵解活性和乳酸积累，诱导内皮细胞迁移和成管，加速胃癌血管生成的新机制。该发现为靶向TRIM8-PGK1轴治疗胃癌提供了新策略。

　　

在肿瘤生物学研究领域，胃癌（GC）作为全球第五大常见癌症和第三大癌症致死原因，其治疗面临严峻挑战。尽管手术切除和化疗手段已有长足进步，但晚期诊断和有限治疗选择导致患者总体生存率仍不理想。肿瘤血管生成作为癌症的重要标志之一，已成为治疗研究的关键靶点。虽然抗血管生成疗法在胃癌治疗中显示出生存获益，但基于抑制血管内皮细胞（EC）激活的传统策略（特别是靶向VEGF）存在局限性，促使科研人员寻求替代性抗血管生成方案。

肿瘤细胞中高度活化的糖酵解（即瓦博格效应Warburg effect）及其产生的乳酸积累，为肿瘤生长提供了代谢基础，并通过多种途径促进血管生成过程。然而，代谢重编程如何精确调控血管生成过程的分子机制尚不明确。近年来研究发现，蛋白质稳定性机制（包括蛋白质折叠和降解）在癌细胞中发挥关键作用，E3连接酶通过泛素-蛋白酶体系统（UPS）调控核心促血管生成蛋白的表达和降解，为管理糖酵解调控的血管生成过程提供了有前景的策略。但针对泛素-蛋白酶体系统的调控代谢功能，特别是在癌症中的作用，仍知之甚少。

含有三联基序（TRIM）的蛋白质家族成员因其含有RING指结构域而被定义为E3泛素连接酶，在癌症发生和进展中发挥重要作用。TRIM8作为该家族成员，被发现在癌症中调控关键细胞功能，包括增殖、迁移、基因转录、细胞周期和干性，但其在胃癌和糖酵解介导的血管生成中的致癌功能及潜在机制仍未明确。

在这项发表于《Cell Death and Disease》的研究中，研究人员深入探讨了TRIM8在代谢促进的肿瘤血管生成中的作用，揭示了TRIM8重编程肿瘤细胞糖酵解以促进胃癌血管生成的新机制。

关键技术方法概述

研究采用胃癌细胞系（SGC7901、BGC823）和人脐静脉内皮细胞（HUVEC）建立体外共培养系统，通过Transwell实验、细胞迁移和成管实验评估血管生成。利用质粒和慢病毒系统进行基因操作，通过免疫共沉淀（IP）、蛋白质印迹、质谱分析研究蛋白质相互作用和修饰。采用葡萄糖消耗、乳酸产生测定和海马代谢分析仪评估糖酵解活性。通过裸鼠异种移植模型和临床样本（60例人样本）进行体内验证，使用免疫组化（IHC）和免疫荧光（IF）进行组织学分析。

研究结果

TRIM8表达与胃癌进展和血管生成相关

通过TCGA数据库分析发现TRIM8在胃癌组织中高表达，且与血管密度呈正相关。GO富集分析显示TRIM8相关基因富集于血管生成相关生物过程。Kaplan-Meier分析表明TRIM8高表达与胃癌患者不良预后相关。临床样本验证显示TRIM8和PECAM1在肿瘤组织中表达显著高于癌旁组织，且TRIM8表达与血管密度正相关。

TRIM8促进胃癌血管生成

条件培养基（CM）实验表明，TRIM8敲低显著抑制HUVECs增殖、迁移和成管能力。大鼠主动脉环实验显示TRIM8敲低减弱血管出芽和分支。体内实验证实TRIM8敲低抑制肿瘤生长并降低肿瘤内血管密度。

TRIM8促进PGK1的K63连接泛素化及其稳定性

质谱分析和免疫共沉淀证实TRIM8与糖酵解酶PGK1相互作用。TRIM8促进PGK1的K63连接泛素化而非K48连接泛素化，从而增强PGK1蛋白稳定性而不影响其mRNA表达。TRIM8的E3连接酶活性对其功能至关重要。

K63泛素化PGK1促进胃癌细胞糖酵解和血管生成

TRIM8敲低抑制葡萄糖摄取、乳酸产生和糖酵解速率。乳酸处理促进内皮细胞功能。PGK1敲低逆转TRIM8过表达对血管生成的促进作用。PGK1过表达无法挽救TRIM8敲低导致的糖酵解受损，表明K63泛素化PGK1是TRIM8促血管生成效应的关键介质。

ACAT1介导PGK1乙酰化促进糖酵解和血管生成

ACAT1与PGK1相互作用并促进其乙酰化。ACAT1敲低抑制糖酵解，而其过表达促进糖酵解（依赖PGK1和乙酰化）。ACAT1敲低抑制内皮细胞功能和大鼠主动脉环血管生成，表明ACAT1介导的PGK1乙酰化对糖酵解和肿瘤 angiogenesis 至关重要。

ACAT1招募和PGK1乙酰化依赖TRIM8介导的K63泛素化

TRIM8敲低降低PGK1乙酰化和PGK1-ACAT1相互作用。TRIM8过表达增强该相互作用。质谱鉴定K146为TRIM8介导的PGK1泛素化位点，K146R突变削弱泛素化、ACAT1结合和糖酵解活性，表明K146位K63泛素化是ACAT1招募和PGK1乙酰化所必需。

研究结论与意义

本研究阐明了TRIM8通过K63泛素化稳定PGK1并招募ACAT1驱动PGK1乙酰化，从而增强PGK1介导的糖酵解，最终导致乳酸积累和肿瘤血管生成的分子机制。这一发现揭示了K63泛素化调控的糖酵解在肿瘤细胞中上调血管生成的新机制，为通过靶向TRIM8依赖性PGK1 K63泛素化消除胃癌血管生成提供了分子基础。

该研究的重要意义在于：首先，明确了TRIM8在胃癌代谢重编程和血管生成中的关键作用，扩展了对E3连接酶功能的认识；其次，揭示了K63泛素化与乙酰化这两种蛋白质翻译后修饰（PTM）在调控代谢酶功能中的协同作用；最后，提出了靶向TRIM8-PGK1轴作为胃癌治疗的新策略，为开发针对肿瘤代谢-血管生成轴的治疗方法提供了新思路。这些发现不仅增进了对胃癌发病机制的理解，也为未来转化研究奠定了重要基础。