P4HA3通过ACLY介导的铁死亡抵抗驱动宫颈癌淋巴结转移的机制研究

《CELL DEATH AND DIFFERENTIATION》：P4HA3 drives cervical cancer lymphatic metastasis by facilitating ACLY-mediated ferroptosis resistance

本研究针对宫颈癌淋巴结转移治疗难题，发现P4HA3通过竞争性抑制UBR4介导的ACLY泛素化降解，增强ACLY稳定性及其催化产生的乙酰-CoA水平，进而促进SLC7A11启动子区H3K27ac组蛋白修饰，最终通过上调SLC7A11表达赋予宫颈癌细胞铁死亡抵抗能力，为靶向P4HA3-ACLY-SLC7A11轴治疗宫颈癌淋巴结转移提供了新策略。

　　

宫颈癌作为全球女性最常见的恶性肿瘤之一，每年导致超过34万人死亡，其中淋巴结转移是患者预后不良的关键因素。尽管早期宫颈癌可通过手术和放疗有效控制，但约15-30%的局部晚期患者在诊断时已出现淋巴结转移，其5年生存率显著降低。铁死亡作为一种铁依赖性脂质过氧化驱动的细胞死亡形式，在肿瘤转移中发挥着复杂而关键的作用，然而其在宫颈癌淋巴结转移中的具体调控机制尚不明确。

中山大学附属第一医院的研究团队在《Cell Death & Differentiation》上发表的最新研究，揭示了脯氨酰4-羟化酶亚基α3(P4HA3)在宫颈癌淋巴结转移中的核心作用。研究人员通过建立高淋巴结转移性宫颈癌细胞系，结合RNA测序技术筛选出与铁死亡抵抗和淋巴结转移密切相关的关键因子P4HA3。

研究团队运用了多种关键技术方法：包括临床样本分析（收集2014-2020年60例宫颈癌组织）、动物模型构建（裸鼠足垫注射淋巴转移模型）、分子互作验证（Co-IP和质谱分析）、表观遗传调控研究（ChIP-qPCR检测组蛋白修饰）以及代谢通量分析（¹³C标记代谢物追踪）。

P4HA3与铁死亡抵抗及宫颈癌淋巴结转移相关

研究人员发现淋巴结转移性宫颈癌细胞对铁死亡诱导剂erastin的敏感性降低，脂质过氧化水平下降。通过RNA测序筛选出7个与患者生存显著相关的基因，其中P4HA3敲低最能显著增强宫颈癌细胞对铁死亡的敏感性。实验证实P4HA3在淋巴结转移性细胞中表达上调，且动物模型中转移灶P4HA3表达升高。

P4HA3促进宫颈癌淋巴结转移

功能实验表明，P4HA3过表达显著增强亲代细胞的淋巴结转移能力，而P4HA3敲低则抑制高转移性细胞的淋巴结转移。免疫荧光染色显示P4HA3调控淋巴结内肿瘤细胞的转移面积，在HeLa和SiHa细胞系中均得到一致结果。

P4HA3过表达抑制宫颈癌淋巴转移过程中的铁死亡

P4HA3过表达降低细胞对erastin的敏感性，减少脂质过氧化和MDA水平，提高GSH含量和GSH/GSSG比值。相反，P4HA3敲低增强铁死亡敏感性，伴随线粒体形态异常、膜电位丧失和活性氧积累。动物实验中，铁死亡抑制剂Fer-1可部分挽救P4HA3敲低引起的淋巴结转移抑制。

P4HA3通过促进SLC7A11表达赋予铁死亡抵抗

RNA测序显示P4HA3过表达上调SLC7A11表达。实验证实P4HA3正调控SLC7A11的mRNA和蛋白水平，且两者在患者样本中表达正相关。SLC7A11过表达可部分逆转P4HA3敲低引起的铁死亡敏感性增加，恢复线粒体正常形态，并挽救淋巴结转移能力。

P4HA3与ACLY相互作用抑制ACLY降解

质谱分析发现ACLY是P4HA3的相互作用蛋白。ACLY过表达剂量依赖性上调SLC7A11表达。Co-IP和免疫荧光证实P4HA3与ACLY直接相互作用，定位于ACLY的F1结构域。P4HA3通过蛋白酶体途径而非溶酶体途径稳定ACLY蛋白水平。

P4HA3拮抗UBR4诱导的ACLY降解

环己酰亚胺追踪实验显示P4HA3延长ACLY蛋白半衰期。P4HA3过表达降低ACLY的K48连接泛素化水平，而P4HA3敲低促进泛素化。机制上，P4HA3与E3泛素连接酶UBR4竞争性结合ACLY的F1结构域，从而抑制UBR4介导的ACLY泛素化降解。

P4HA3通过ACLY介导的组蛋白乙酰化增强SLC7A11转录

P4HA3调控细胞内乙酰-CoA水平，影响组蛋白H3K27乙酰化修饰。ChIP实验显示P4HA3促进H3K27ac在SLC7A11启动子区的富集。ACLY酶活性突变体实验证实ACLY催化活性对H3K27ac修饰和SLC7A11表达至关重要。ACLY抑制剂SB204990和BMS-303141可逆转P4HA3的效应，而外源乙酸钠补充可挽救P4HA3敲低引起的表观遗传改变。

维持ACLY表达对P4HA3诱导的铁死亡抵抗和宫颈癌淋巴转移至关重要

ACLY敲低完全逆转P4HA3介导的铁死亡抵抗和淋巴结转移促进效应。ACLY抑制剂SB204990在可诱导P4HA3过表达系统中同样抑制淋巴结转移。免疫组化显示ACLY敲低恢复4-HNE积累，表明铁死亡敏感性增加。

P4HA3/ACLY/SLC7A11轴的临床意义

临床样本分析显示宫颈癌组织中P4HA3表达高于正常组织，淋巴结转移患者原发性肿瘤中P4HA3表达更高。P4HA3高表达与淋巴结转移增加和总生存期缩短相关。免疫组化证实P4HA3、ACLY和SLC7A11在宫颈癌标本中表达正相关。

该研究首次揭示了P4HA3通过竞争性抑制UBR4介导的ACLY泛素化降解，稳定ACLY蛋白水平，进而通过乙酰-CoA依赖的组蛋白H3K27乙酰化修饰上调SLC7A11转录，最终赋予宫颈癌细胞铁死亡抵抗能力，促进淋巴结转移的完整分子机制。研究发现不仅深化了对铁死亡与肿瘤转移关系的理解，还为宫颈癌淋巴结转移的治疗提供了新的潜在靶点。针对P4HA3-ACLY-SLC7A11轴的联合治疗策略，特别是与免疫检查点抑制剂的组合应用，可能为晚期宫颈癌患者带来新的治疗希望。