eIF3d与eIF3e介导缺氧选择性翻译调控及其小分子抑制剂的发现

《Cell Reports》：eIF3d and eIF3e mediate selective translational control of hypoxia that can be inhibited by small molecules

本研究针对乳腺癌转移过程中缺氧应激诱导的翻译重编程机制，揭示了eIF3复合物亚基eIF3d/eIF3e在介导急性缺氧选择性翻译中的核心作用。通过核糖体图谱技术发现eIF3e/3d缺失可抑制HIF1α积累和细胞侵袭，其基因特征与乳腺癌患者不良预后显著相关。更重要的是，研究首次鉴定出靶向eIF3e的小分子化合物（8430/209），能有效阻断缺氧和内质网应激的翻译应答。这项发表于《Cell Reports》的工作为靶向应激翻译通路抑制肿瘤转移提供了新策略。

　　

当癌细胞脱离原发灶开始 metastatic journey（转移之旅）时，它们会遭遇微环境中的各种应激压力，其中缺氧（hypoxia）是最常见的挑战之一。长期以来，学界认为缺氧主要通过HIF1α（hypoxia-inducible factor 1α，缺氧诱导因子1α）介导的转录重编程来促进肿瘤恶性进展，然而在转录响应启动之前，细胞如何通过更快速的翻译调控（translational control）适应缺氧环境，始终是未被充分探索的领域。尤其令人困惑的是，在整体蛋白合成抑制的应激状态下，某些促癌mRNA为何能"特权"地逃逸翻译抑制？这个科学谜题吸引了科罗拉多大学安舒茨医学院Stephen C. Purdy团队的目光，他们的最新研究揭开了 eukaryotic initiation factor 3（eIF3，真核起始因子3）复合物中两个特殊亚基——eIF3d和eIF3e——在缺氧应激翻译中的神秘面纱。

为了系统解析缺氧早期的翻译调控事件，研究人员采用了多维度的技术策略：通过核糖体图谱（ribosome profiling）与RNA测序的联合分析，在1%氧浓度下捕捉到急性缺氧（1小时）即可引发358-544个mRNA的翻译效率（translational efficiency，TE）显著变化，且这种翻译响应明显早于转录改变；利用siRNA敲低（knockdown）技术验证eIF3d/eIF3e的功能必要性；结合患者队列数据（METABRIC/TCGA）进行生存分析；最后通过小分子化合物干预和3D肿瘤球模型（tumorsphere assay）验证靶点可行性。

eIF3e和eIF3d在常氧下具有重叠且独特的功能

研究人员首先在转移性乳腺癌细胞系MCF7-SIX1中通过siRNA敲低eIF3e或eIF3d，并行开展核糖体图谱和RNA测序。结果显示eIF3d敲低影响742个mRNA的翻译效率，eIF3e敲低影响521个，其中239个mRNA受两者共同调控（133个被促进，106个被抑制）。值得注意的是，缺氧标志基因集的mRNA在eIF3e敲低后呈现显著富集，暗示这两个因子可能参与缺氧应激响应。

eIF3e和eIF3d是急性翻译缺氧响应所必需的

在多种细胞系（MCF7-SIX1、MDA-MB-231、HEK293T）中，eIF3d或eIF3e敲低均显著抑制缺氧诱导的HIF1α蛋白积累。核糖体图谱进一步揭示：急性缺氧1小时内，核糖体保护片段（RPFs）的变化远超过mRNA水平变化，且这种急性翻译响应在eIF3d/eIF3e敲低后被完全消除。尽管HIF1α本身的翻译效率未受影响，但eIF3d/3e通过调控上游翻译事件间接稳定HIF1α蛋白。

eIF3e和eIF3d调控缺氧诱导及缺氧诱导的侵袭

利用缺氧命运图谱（HFM）系统，研究人员在3D肿瘤球中发现eIF3d/eIF3e敲低不仅降低GFP/dsRed比值（指示HIF1α活性），还显著抑制肿瘤球侵袭能力。更重要的是，GFP/dsRed比值与侵袭程度呈正相关，而这种关联在eIF3d/eIF3e敲低后消失，证明二者是缺氧诱导侵袭的表型执行者。

eIF3e和eIF3d相关基因特征预测乳腺癌患者不良预后

通过对METABRIC和TCGA队列的分析，发现46%-61%患者存在EIF3E基因扩增，且与总生存期缩短显著相关。研究人员进一步构建了eIF3e和eIF3d的RNA特征（基于双细胞系敲低数据的交集），显示eIF3e特征富集与不良预后强烈相关（HR:1.43-1.36）。当联合缺氧特征分析时，eIF3e的预后价值独立于缺氧程度，而eIF3d的预后意义更多依赖缺氧特征。

靶向eIF3e的小分子

通过等温位移试验（ITSA）和细胞热位移试验（CETSA），发现先导化合物8430能特异性稳定eIF3e蛋白而不影响其他eIF3亚基。结构优化后获得的化合物209同样显示特异性结合能力。这两种化合物均能剂量依赖性地稳定eIF3e，证实其直接靶向作用。

eIF3e的药理抑制抑制急性翻译缺氧响应

化合物209处理可模拟eIF3e敲低表型：抑制HIF1α蛋白积累，阻断急性缺氧翻译响应。转录组与翻译组联合分析显示，209在缺氧条件下影响的mRNA集合与eIF3e敲低高度重叠（p<0.001），进一步验证化合物的靶向特异性。值得注意的是，化合物对常氧下的翻译活动影响有限，凸显其针对应激状态的选择性。

eIF3e的药理抑制预防缺氧相关侵袭

由于化合物209在长期培养中稳定性有限，研究人员选用稳定性更佳的8430进行3D肿瘤球实验。结果显示8430处理显著降低GFP:dsRed比值和侵袭面积，且对内质网应激（ER stress）关键因子ATF4的翻译同样具有抑制作用，证明这类小分子可跨应激通路发挥功能。

这项研究首次系统阐明了eIF3d/eIF3e在缺氧应激翻译中的核心地位，破解了肿瘤细胞在翻译抑制环境下选择性合成促转移蛋白的机制谜题。更重要的是，研究团队开发的first-in-class（同类首创）小分子抑制剂为靶向应激翻译通路提供了概念验证，有望成为抑制肿瘤转移的新一代 therapeutic strategy（治疗策略）。该研究不仅深化了对翻译调控可塑性的理解，更将基础发现转化为潜在治疗手段，为克服肿瘤治疗耐药和转移提供了新视角。随着后续研究的深入，这类针对应激适应机制的精准干预策略，或将成为对抗癌症转移的有力武器。