fbxo31介导的OGT泛素化维持o - glcn酰化稳态以抑制子宫内膜恶性肿瘤

【字体: 时间:2025年02月03日 来源:Nature Communications

编辑推荐:

  异常蛋白o - glcn酰化与子宫内膜癌(EC)有关。本文作者报道细胞o - glcnac酰化水平与EC的组织学分级呈正相关,FBXO31通过泛素化o - glcnac酰化转移酶OGT来调节EC中o - glcnac酰化的稳态。

  

研究发现:FBXO31 调控 O-GlcNAcylation 稳态抑制子宫内膜恶性肿瘤发生


近期,中南大学湘雅医院的研究人员在《Nature Communications》期刊上发表了题为 “FBXO31-mediated ubiquitination of OGT maintains O-GlcNAcylation homeostasis to restrain endometrial malignancy” 的论文。该研究深入探讨了蛋白质 O-GlcNAcylation 修饰与子宫内膜癌(EC)之间的关系,为子宫内膜癌的分层诊断和治疗提供了新的视角与策略,具有重要的临床意义。

一、研究背景


蛋白质 O-GlcNAcylation 是一种重要的翻译后修饰,由 O-GlcNAc 转移酶(OGT)和 α-GlcNAcase(OGA)这一对保守酶催化,其修饰水平与细胞代谢状态密切相关。在肿瘤发生发展过程中,癌细胞代谢改变,常出现 O-GlcNAcylation 异常。子宫内膜癌是女性生殖系统常见恶性肿瘤,发病率呈上升趋势。尽管目前对子宫内膜癌的基因组分类和分子靶点研究取得了一定进展,但翻译后修饰在其中的作用尚未完全明确。已有研究表明,O-GlcNAcylation 与子宫内膜癌相关,但其临床特征及分子机制仍有待深入探究。

二、研究材料与方法


  1. 研究材料:收集中南大学湘雅医院 219 例子宫内膜癌患者的肿瘤组织及临床资料,同时获取癌旁组织作为对照。使用来自子宫内膜异位症患者的正常子宫内膜上皮组织和子宫内膜癌组织构建子宫内膜类器官,包括正常子宫内膜上皮类器官(EE-Os)和子宫内膜癌类器官(EC-Os)。实验动物选用 4 周龄雌性 BALB/C 裸鼠。
  2. 关键技术路线
    • 临床样本分析:对石蜡包埋的子宫内膜癌组织进行免疫组化(IHC)分析,检测 O-GlcNAcylation 水平、OGT 和 OGA 表达,将患者分为高、低 O-GlcNAcylation 组,分析其与临床参数的相关性。利用 TCGA UCEC 数据集,计算虚拟 O-GlcNAc 指数,验证其与临床特征的关系。
    • 类器官实验:用 OGA 抑制剂 Thiamet-G(TMG)和 OGT 抑制剂 OSMI-1 处理 EE-Os 和 EC-Os,观察对类器官生长、细胞增殖、分化、凋亡以及相关基因表达的影响。通过单细胞 RNA 测序分析 TMG 处理后 EE-Os 细胞亚型变化。
    • 基因筛选与验证:进行全基因组 CRISPR-Cas9 敲除筛选,寻找调控 O-GlcNAcylation 稳态的关键基因。构建 FBXO31 敲除细胞系,验证其对 O-GlcNAcylation 水平和 OGT 蛋白稳定性的影响。通过免疫沉淀、蛋白质印迹等实验,研究 FBXO31 与 OGT 的相互作用及 FBXO31 对 OGT 的泛素化修饰。
    • 动物实验:建立裸鼠皮下移植瘤模型,用 OSMI-1 和 TMG 处理荷瘤小鼠,观察肿瘤生长、生存期变化,通过 IHC 检测肿瘤组织中相关蛋白表达。对比野生型和 FBXO31 敲除的 Ishikawa 细胞在裸鼠体内成瘤情况及对 OSMI-1 治疗的敏感性。


三、研究结果


  1. 子宫内膜癌中 O-GlcNAcylation 水平与临床特征的关系:通过对 219 例子宫内膜癌患者组织的 IHC 分析发现,O-GlcNAcylation 水平与肿瘤组织学分级、FIGO 分期和远处转移显著正相关,高 O-GlcNAcylation 组患者无进展生存期(PFS)和总生存期(OS)明显短于低 O-GlcNAcylation 组。利用 TCGA UCEC 数据集计算虚拟 O-GlcNAc 指数,进一步验证了其与组织学分级、FIGO 分期和患者预后的相关性。基因集富集分析(GSEA)显示,高 O-GlcNAcylation 组基因表达富集于上皮 - 间质转化(EMT)和血管生成相关通路。
  2. O-GlcNAcylation 对子宫内膜类器官的影响
    • 对 EE-Os 的影响:用 TMG 处理 EE-Os,可增加细胞 O-GlcNAcylation 水平,促进类器官集落形成和生长,增加有丝分裂细胞数量,降低分化标记物 PAEP 和 Ac-tubulin 阳性细胞数量,上调干细胞标记物表达,促进 EMT 和血管生成相关基因表达。单细胞 RNA 测序分析表明,TMG 处理导致 EE-Os 中纤毛和前纤毛细胞亚型减少,增殖和 O-GlcNAc 相关干细胞样细胞亚型增加。而用 OSMI-1 处理 EE-Os,对其生长、分化和相关基因表达影响较小。
    • 对 EC-Os 的影响:OSMI-1 处理 EC-Os 可抑制类器官形成和生长,诱导细胞凋亡,增加分化标记物 PAEP 和 Ac-tubulin 阳性细胞数量,下调干细胞标记物、EMT 和血管生成相关基因表达。敲低 OGT 表达产生类似效果,而 TMG 处理则促进 EC-Os 生长和恶性进展。3D 细胞活力实验显示,EC-Os 对 OGT 抑制剂更敏感。

  3. 调控 O-GlcNAcylation 稳态的关键基因 FBXO31:全基因组 CRISPR-Cas9 敲除筛选发现,FBXO31 是调控 O-GlcNAcylation 稳态的关键基因。FBXO31 作为 SCF 泛素 E3 连接酶复合物的底物识别成分,与 OGT 相互作用并使其泛素化降解。在 293T 细胞和 Ishikawa 细胞中,过表达 FBXO31 可降低 OGT 和 O-GlcNAcylation 水平,敲除 FBXO31 则导致两者水平升高。FBXO31 还可调控 c-Myc 蛋白水平,c-Myc 是 FBXO31-OGT 轴下游促进 EC 进展的重要靶点。
  4. FBXO31 在子宫内膜癌中的临床相关性及功能验证:IHC 染色显示,FBXO31 蛋白水平在子宫内膜癌组织中显著低于正常组织,且与 O-GlcNAcylation 水平呈负相关。在 TCGA UCEC 队列中,FBXO31 表达与虚拟 O-GlcNAc 指数呈显著负相关。敲低 EE-Os 中 FBXO31 表达可增加 O-GlcNAcylation 水平,促进类器官生长,上调干细胞标记物表达,该促进作用可被 OSMI-1 抑制。在 EC-Os 中过表达 FBXO31 则抑制类器官形成。
  5. 靶向 OGT 对子宫内膜癌小鼠模型的影响:在裸鼠皮下移植瘤模型中,OSMI-1 处理可降低肿瘤组织 O-GlcNAcylation 水平,抑制肿瘤生长,延长小鼠生存期,同时增加分化标记物 PAEP 表达,下调干细胞标记物表达。FBXO31 敲除的 Ishikawa 细胞在裸鼠体内成瘤更快,血管生成更丰富,对 OSMI-1 治疗更敏感。

四、研究结论


本研究表明,O-GlcNAcylation 水平与子宫内膜癌的组织学分级、FIGO 分期和患者预后密切相关,是评估子宫内膜癌患者临床结局的有用分层因素。FBXO31 通过泛素化修饰 OGT,维持 O-GlcNAcylation 稳态,抑制子宫内膜恶性肿瘤发生。FBXO31 在子宫内膜癌组织中常下调,导致 OGT 稳定和 O-GlcNAcylation 水平升高,促进肿瘤进展。靶向 OGT 降低 O-GlcNAcylation 水平,在体外和体内均能有效抑制子宫内膜癌细胞生长,是治疗高级别子宫内膜癌的有前景的策略。

五、研究讨论


本研究首次在大样本临床队列中综合分析了 O-GlcNAcylation 与子宫内膜癌临床特征及分子亚型的关系,发现 O-GlcNAcylation 可作为补充现有分类系统的有用因素,更好地识别预后不良的子宫内膜癌患者。研究还揭示了 FBXO31-OGT 调控轴在维持 O-GlcNAcylation 稳态中的关键作用,为深入理解子宫内膜癌的发病机制提供了新线索。然而,FBXO31 如何识别底物以及 O-GlcNAcylation 如何影响 SCF-FBXO31 复合物对底物的识别尚不清楚,有待进一步研究。此外,本研究在小鼠模型中的初步实验验证了 OGT 抑制剂的抗肿瘤活性,但仍需更多临床前和临床试验来评估其疗效和安全性,为将靶向 O-GlcNAcylation 稳态的治疗策略应用于临床提供坚实依据。

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 搜索
  • 国际
  • 国内
  • 人物
  • 产业
  • 热点
  • 科普
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号