THRAP3通过SLU7介导的GIT2可变剪接促进急性髓系白血病铁死亡抵抗的研究

《Nature Communications》：THRAP3 promotes ferroptosis resistance in acute myelocytic leukemia through SLU7-mediated alternative splicing of GIT2

本研究揭示了急性髓系白血病（AML）中铁死亡抵抗的新机制。研究人员发现THRAP3通过招募剪接因子SLU7，促进GIT2基因第14外显子跳跃（Exon14 skipping），进而调控铁代谢和谷胱甘肽合成相关基因表达，最终导致AML细胞对铁死亡诱导剂产生抵抗。该研究为克服AML化疗耐药提供了新的潜在靶点。

　　

在血液系统恶性肿瘤中，急性髓系白血病（AML）一直是最具挑战性的疾病之一。尽管近年来在靶向治疗和干细胞移植方面取得了显著进展，但患者的长期生存率仍然不容乐观。尤其令人困扰的是，许多患者在接受初始治疗后会出现复发，而复发后的AML细胞往往对常规化疗药物产生抵抗，这成为临床治疗中的主要瓶颈。

近年来，一种新型的程序性细胞死亡方式——铁死亡（ferroptosis）引起了研究人员的广泛关注。这种细胞死亡方式的特点是铁依赖性的脂质过氧化物积累，导致细胞膜系统损伤。值得注意的是，诱导铁死亡被认为是一种潜在的治疗策略，可以特异性地清除那些对传统化疗药物产生抵抗的肿瘤细胞。然而，AML细胞对铁死亡诱导剂的敏感性存在明显差异，其背后的分子机制尚不清楚。

在这项发表于《Nature Communications》的研究中，Dan Wang、Zhixiang Wu等研究人员将目光投向了一个与RNA剪接相关的蛋白质——甲状腺激素受体相关蛋白3（THRAP3）。他们的研究发现，THRAP3在AML患者中异常高表达，且与不良预后密切相关。更重要的是，他们揭示了THRAP3通过调控基因剪接过程，影响AML细胞铁死亡敏感性的全新机制。

为了全面阐明THRAP3在AML铁死亡抵抗中的作用，研究人员整合运用了多种关键技术方法。他们收集了临床AML患者样本（包括新诊断、完全缓解和复发阶段）以及健康志愿者骨髓样本进行对比分析；通过RNA测序（RNA-seq）和液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）筛选差异表达基因和蛋白；利用基因敲除、过表达等分子生物学手段验证基因功能；建立小鼠异种移植模型进行体内验证；并采用RNA免疫共沉淀（RIP）、免疫共沉淀（Co-IP）等技术探索分子间相互作用。

THRAP3高表达预示AML患者不良预后

研究人员通过分析TARGET、BEAT和LEUCEGENE数据库发现，THRAP3在复发AML患者中的表达水平显著高于初治患者。临床样本检测进一步证实，THRAP3在AML患者骨髓中的mRNA和蛋白水平均明显高于健康志愿者。更重要的是，THRAP3高表达与AML患者的总生存期缩短显著相关，且在完全缓解患者中THRAP3水平下降，而在复发患者中再次升高。

THRAP3过表达加速AML肿瘤发生

功能实验表明，敲低THRAP3可抑制AML细胞增殖并促进凋亡，而过表达THRAP3则产生相反效果。在动物实验中，THRAP3过表达显著缩短了小鼠的生存期，增加了肝脏和脾脏重量，并促进了AML细胞向其他器官的浸润。

THRAP3影响AML细胞对铁死亡的敏感性

研究人员发现不同AML细胞系对铁死亡诱导剂Erastin和RSL3的敏感性存在差异。有趣的是，THRAP3敲低增强了AML细胞对铁死亡诱导剂的敏感性，而过表达THRAP3则产生抵抗作用。机制上，THRAP3通过抑制铁积累和促进谷胱甘肽（GSH）合成来抑制铁死亡。

THRAP3调控铁代谢和GSH合成

蛋白质组学分析显示，THRAP3敲低导致铁代谢和GSH合成相关蛋白表达改变。具体而言，THRAP3敲低降低了铁蛋白轻链（FTL）、谷胱甘肽合成酶（GSS）、谷氨酸半胱氨酸连接酶修饰亚基（GCLM）和催化亚基（GCLC）的表达，同时增加了转铁蛋白受体（TFRC）的表达。

THRAP3促进GIT2第14外显子跳跃

RNA测序分析发现，THRAP3敲低导致可变剪接事件显著改变，其中外显子跳跃（SE）占67.63%。通过交叉分析数据库，研究人员筛选出GIT2作为关键靶基因。实验证实THRAP3可直接结合GIT2前体mRNA，促进其第14外显子跳跃，产生GIT2-S（缺乏第14外显子）和GIT2-L（包含第14外显子）两种异构体。

GIT2外显子跳跃与AML细胞铁死亡相关

功能研究表明，抑制GIT2-L（跳跃前）可增强AML细胞对铁死亡的抵抗，而抑制GIT2-S（跳跃后）则增加铁死亡敏感性。机制上，GIT2外显子跳跃通过调控铁代谢和GSH合成相关基因表达影响铁死亡过程。

THRAP3招募SLU7促进GIT2外显子跳跃

研究人员发现THRAP3与剪接因子SLU7存在直接相互作用。THRAP3的N端1-190氨基酸区域与SLU7的锌指结构域结合，共同调控GIT2前体mRNA的剪接过程。SLU7敲低可逆转THRAP3过表达引起的GIT2外显子跳跃。

THRAP3通过促进GIT2外显子跳跃诱导铁死亡抵抗

挽救实验证实，过表达GIT2-S可逆转THRAP3敲低引起的铁死亡敏感性增加。同样，在动物实验中，GIT2-S过表达可抵消THRAP3敲低对肿瘤生长的抑制作用。

研究结论与讨论部分指出，该研究首次揭示了THRAP3-SLU7-GIT2轴在AML铁死亡抵抗中的关键作用。THRAP3通过招募SLU7，促进GIT2第14外显子跳跃，进而调控铁代谢和抗氧化途径相关基因表达，最终导致AML细胞对铁死亡产生抵抗。这一发现不仅深化了对AML耐药机制的理解，也为开发新的治疗策略提供了潜在靶点。

值得注意的是，GIT2第14外显子跳跃产生的异构体缺乏GIT卷曲螺旋结构域（GIT-CC domain），这可能影响其与下游信号的相互作用。然而，GIT2剪接变异体如何精确调控铁死亡相关通路的具体机制，以及除THRAP3外是否还有其他因子参与GIT2剪接调控，仍需进一步研究。

该研究的创新之处在于将RNA剪接调控与铁死亡敏感性联系起来，为理解AML耐药机制提供了新视角。针对THRAP3-SLU7-GIT2轴的干预策略可能为克服AML铁死亡抵抗提供新的治疗思路。未来研究可探索靶向这一通路的小分子抑制剂或剪接调控剂在AML治疗中的应用潜力。

总之，这项研究不仅揭示了THRAP3在AML铁死亡抵抗中的关键作用，还阐明了其通过调控GIT2可变剪接影响铁死亡敏感性的分子机制，为AML的精准治疗提供了新的理论基础和潜在靶点。