RNA结合蛋白HnRNPU通过稳定系统xc? mRNA调控结肠腺癌增殖与铁死亡的新机制

《EXPERIMENTAL AND MOLECULAR MEDICINE》：RNA-binding protein HnRNPU regulates proliferation and ferroptosis in colon adenocarcinoma by stabilizing the mRNA of system xc?

本研究聚焦结肠腺癌（COAD）治疗中铁死亡诱导的耐药性问题，揭示了RNA结合蛋白HnRNPU通过直接结合SLC7A11和SLC3A2 mRNA的3'非翻译区（3' UTR）增强其稳定性，从而促进胱氨酸摄取、谷胱甘肽（GSH）合成并抑制脂质过氧化，最终调控COAD细胞增殖和铁死亡敏感性的新机制。该发现为COAD靶向治疗提供了新策略。

　　

在肿瘤治疗领域，铁死亡（ferroptosis）作为一种铁依赖性的程序性细胞死亡方式，因其在克服化疗耐药性方面的潜力而备受关注。然而，调控铁死亡的关键分子机制尚未完全阐明，尤其是在结肠腺癌（colon adenocarcinoma, COAD）中。RNA结合蛋白（RNA-binding proteins, RBPs）作为重要的转录后调控因子，在肿瘤发生发展中扮演多重角色，但其在铁死亡调控网络中的具体功能仍有大量空白亟待探索。

发表于《Experimental and Molecular Medicine》的研究论文首次揭示了异质核核糖核蛋白U（heterogeneous nuclear ribonucleoprotein U, HnRNPU）在COAD中通过稳定系统xc^?（system xc^?）关键组分mRNA，进而抑制铁死亡、促进肿瘤增殖的分子机制。研究人员发现HnRNPU在COAD组织中显著高表达，且与患者不良预后密切相关。通过体外细胞模型和体内动物实验，他们证实敲低HnRNPU可诱导细胞周期G0/G1期阻滞、抑制细胞增殖，并显著增强COAD细胞对铁死亡诱导剂RSL3和胱氨酸剥夺的敏感性。

研究采用的关键技术方法包括：利用TCGA、GEO等公共数据库进行生物信息学分析；构建稳定敲低HnRNPU及过表达SLC3A2/SLC7A11的COAD细胞系；通过RNA免疫共沉淀（RIP）和双荧光素酶报告基因实验验证HnRNPU与靶mRNA的直接结合；使用蛋白质印迹（Western blot）、实时定量PCR（RT-qPCR）、免疫组化（IHC）等技术进行分子表达检测；通过细胞活力测定、谷胱甘肽水平检测、胱氨酸摄取实验、脂质过氧化产物测定等评估铁死亡表型；并利用裸鼠皮下移植瘤模型进行体内功能验证。临床样本来源于延边大学附属医院的手术切除组织及组织芯片。

HnRNPU在COAD组织中高表达且与不良预后相关

通过生物信息学分析发现，HnRNPU在多种癌症类型中表达上调，尤其在COAD组织中显著高于正常组织。临床样本验证显示，80.6%的COAD组织呈现HnRNPU高表达，且与患者总生存期缩短显著相关，表明HnRNPU可能作为COAD的独立预后因子。

HnRNPU敲低抑制细胞增殖并诱导细胞周期阻滞

在COAD细胞系中敲低HnRNPU后，细胞增殖能力显著下降，细胞周期停滞在G0/G1期，周期蛋白Cyclin E1和CDK2表达降低，证实HnRNPU通过调控细胞周期进程促进肿瘤生长。

HnRNPU敲低通过抑制系统xc^?/GSH/GPX4轴诱导铁死亡

RNA测序分析提示HnRNPU与铁死亡通路密切相关。机制研究表明，敲低HnRNPU后，系统xc^?的关键组分SLC7A11和SLC3A2表达下降，导致胱氨酸摄取减少、谷胱甘肽合成受阻、GPX4蛋白水平降低，最终引发脂质过氧化和铁死亡。铁死亡抑制剂Liproxstatin-1可逆转这一效应。

HnRNPU敲低增强COAD细胞对铁死亡的敏感性

敲低HnRNPU的细胞对铁死亡诱导剂RSL3和胱氨酸剥夺处理更加敏感，表现为细胞存活率下降、脂质过氧化产物丙二醛（MDA）水平升高以及线粒体超微结构出现典型铁死亡特征。这一效应可被SLC3A2或SLC7A11的过表达所挽救。

HnRNPU通过结合3' UTR增强SLC7A11和SLC3A2 mRNA稳定性

RIP实验和双荧光素酶报告基因检测证实，HnRNPU直接结合SLC7A11和SLC3A2 mRNA的3' UTR区域，从而增强其稳定性。放线菌素D处理实验显示，敲低HnRNPU后，这两种mRNA的半衰期显著缩短。

HnRNPU通过调控系统xc^?介导的胱氨酸摄取影响铁死亡

过表达SLC3A2或SLC7A11可逆转HnRNPU敲低导致的增殖抑制、谷胱甘肽水平下降、胱氨酸摄取减少以及脂质过氧化增加等表型，证明HnRNPU主要通过调控系统xc^?功能来影响铁死亡。

HnRNPU与系统xc^?在COAD组织中表达正相关

临床样本分析显示，HnRNPU与SLC7A11、SLC3A2在COAD组织中表达呈显著正相关，且SLC7A11高表达与患者不良预后密切相关，进一步支持了HnRNPU-xCT轴在COAD中的临床相关性。

HnRNPU敲低在体内抑制肿瘤生长并诱导铁死亡

动物实验表明，敲低HnRNPU可显著抑制移植瘤生长，降低增殖标志物Ki-67表达，增加脂质过氧化产物4-HNE水平；而过表达SLC3A2或SLC7A11可逆转这些效应，证实HnRNPU在体内通过调控系统xc^?抑制铁死亡并促进肿瘤生长。

本研究系统阐明了HnRNPU作为铁死亡调控因子的新功能，其通过增强SLC7A11和SLC3A2 mRNA稳定性，维持系统xc^?功能，从而促进胱氨酸摄取和谷胱甘肽合成，抑制脂质过氧化，最终阻碍铁死亡发生。这一发现不仅深化了对RBPs在铁死亡调控中作用的理解，也为COAD的治疗提供了新的潜在靶点。针对HnRNPU的干预策略有望增强现有铁死亡诱导剂的疗效，为克服肿瘤耐药性开辟了新途径。