RB1磷酸化通过饮食-代谢-转录轴调控前列腺癌CDK4/6抑制剂敏感性的机制研究

《Cell Reports》：Diet-metabolism-transcription axis modulates the sensitivity to CDK4/6 inhibitors through RB1 in prostate cancer

本研究揭示了高脂饮食通过激活CDK4/6-RB1-E2F1信号通路促进前列腺癌进展，并发现RB1磷酸化通过调控ETS1转录活性影响PCYT2表达和磷脂酰胆碱代谢，最终导致CDK4/6抑制剂耐药。该研究为联合靶向代谢和致癌信号的治疗策略提供了理论依据，对克服前列腺癌治疗耐药具有重要意义。

　　

前列腺癌是全球男性最常见的恶性肿瘤之一，也是导致癌症相关死亡的主要原因。虽然雄激素剥夺疗法(ADT)是治疗前列腺癌的核心策略，但大多数患者最终会发展为去势抵抗性前列腺癌(CRPC)。近年来，细胞周期蛋白依赖性激酶4/6(CDK4/6)抑制剂在多种肿瘤类型中显示出良好的疗效，但在前列腺癌治疗中仍面临耐药性的挑战。

有趣的是，流行病学研究表明高脂饮食(HFD)和肥胖是前列腺癌的重要危险因素，但高脂饮食如何影响CDK4/6抑制剂的治疗效果尚不清楚。这一科学问题的解答对于理解饮食因素在肿瘤治疗中的作用具有重要意义。

在这项发表于《Cell Reports》的研究中，李旭瑞等研究人员发现高脂饮食不仅促进前列腺癌进展，还显著降低了对CDK4/6抑制剂的敏感性。他们揭示了一个以RB1磷酸化和ETS1再激活为核心的饮食-代谢-转录调控轴，阐明了高脂饮食驱动CRPC对CDK4/6抑制剂获得性耐药的分子机制。

研究人员采用多种关键技术方法开展研究，包括转基因前列腺癌小鼠模型(TRAMP)、细胞系异种移植模型(CDX)和患者来源异种移植模型(PDX)等体内实验，以及蛋白质质谱分析、RNA测序(RNA-seq)、CUT&Tag染色质分析、脂质组学、分子动力学模拟等分子生物学技术。这些方法的综合运用为研究结论提供了多层次证据支持。

HFD促进前列腺癌通过CDK4/6-RB1-E2F1通路增殖，且不能被CDK4/6抑制剂完全消除

研究发现高脂饮食或游离脂肪酸(FFAs)处理能显著促进前列腺癌细胞的增殖，并激活CDK4/6-RB1-E2F1信号通路。尽管CDK4/6抑制剂能抑制RB1的磷酸化水平，但在高脂条件下，RB1与E2F1的结合仍低于正常水平，表明脂代谢紊乱会损害CDK4/6抑制剂的敏感性。动物实验进一步证实，脂代谢紊乱促进前列腺癌增殖并抑制CDK4/6抑制剂疗效。

CDK4/6抑制剂通过RB1 S249/T252位点的去磷酸化破坏RB1与ETS1的相互作用

通过整合蛋白质质谱分析，研究人员发现CDK4/6抑制剂改变了RB1与多种蛋白质的结合，特别是显著抑制了RB1与ETS1的结合。实验证实RB1通过其N端的249SPRT252基序与ETS1的ETS1-3结构域相互作用，且这种相互作用是磷酸化依赖性的。高脂条件增强RB1-ETS1结合，而CDK4/6抑制剂处理破坏这一关联。

RB1-ETS1复合物调控前列腺癌对CDK4/6抑制剂的敏感性

研究发现ETS1抑制能增强前列腺癌对CDK4/6抑制剂的敏感性，并部分逆转高脂诱导的治疗敏感性降低。体内外实验表明，ETS1抑制能增强CDK4/6抑制剂诱导的细胞凋亡，并恢复脂代谢紊乱损害的CDK4/6抑制剂敏感性。进一步实验证明RB1缺失能逆转ETS1调控对前列腺癌增殖和CDK4/6抑制剂反应的影响。

RB1通过ETS1调控前列腺癌细胞的脂质代谢

基因富集分析显示RB1和ETS1均与多种脂代谢通路显著相关。CUT&Tag分析发现RB1敲低后ETS1在基因启动子区域的占据显著增加，表明RB1抑制ETS1的启动子结合活性。脂质组学分析显示ETS1过表达导致脂质代谢物广泛变化，特别是在高脂条件下，CDK4/6抑制剂处理增强ETS1在启动子区域的结合，这些区域也与脂代谢密切相关。

磷脂酰胆碱代谢物结合RB1口袋结构域并增强E2F1转录活性

通过非靶向脂质组学结合RB1抗体代谢物分析，研究发现ETS1过表达升高了具有RB1结合能力的脂质代谢物，包括溶血磷脂酰胆碱(LPC)(16:0)、LPC(18:0)和磷脂酰胆碱(PC)(20:5/16:0)。分子对接分析显示这些PC代谢物能结合RB1的口袋结构域，该结构域是介导RB1-E2F1相互作用的结构界面。功能实验证实PC不仅能增强RB1磷酸化，还能破坏RB1与E2F1结合，促进E2F1转录活性，从而促进前列腺癌细胞增殖并降低CDK4/6抑制剂敏感性。

ETS1通过增强PCYT2转录促进PC生物合成，从而抑制CDK4/6抑制剂敏感性

研究发现RB1敲低显著上调PCYT2表达，而ETS1敲低则抑制PCYT2表达。PCYT2是CDP-乙醇胺Kennedy通路中的限速酶，在前列腺癌进展中起关键作用。机制上，RB1抑制或去磷酸化增强PCYT2转录，而ETS1敲低显著抑制PCYT2表达。PCYT2敲低能恢复高脂条件下的RB1-E2F1相互作用，增强CDK4/6抑制剂对脂质紊乱前列腺癌的疗效。

研究结论表明，高脂饮食通过CDK4激活诱导RB1磷酸化，导致E2F1释放促进肿瘤进展；同时，RB1 S249/T252位点磷酸化增强与ETS1结合，抑制ETS1转录活性。CDK4/6抑制剂诱导该位点去磷酸化，导致ETS1释放，进而上调PCYT2表达并激活PC代谢重编程。产生的代谢产物竞争性干扰RB1-E2F1相互作用，促进E2F1释放，最终降低前列腺癌对CDK4/6抑制剂的敏感性。

这项研究的重要意义在于首次揭示了一个以RB1磷酸化和ETS1再激活为核心的饮食-代谢-转录调控轴，阐明了高脂饮食驱动CRPC对CDK4/6抑制剂获得性耐药的新机制。这不仅深化了对RB1通过ETS1调控药物敏感性机制的理解，也为整合饮食干预与靶向联合治疗策略提供了理论依据，对克服前列腺癌治疗耐药具有重要临床意义。