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胰腺癌患者常面临预后差的困境，为探究其机制，研究人员聚焦于果糖 - 1,6 - 二磷酸酶 1（FBP1）。研究发现，缺氧环境下 FBP1 的 O - GlcNAcylation 修饰促进其降解，通过 FBP1 O - GlcNAcylation - 泛素化轴推动胰腺癌进展，为胰腺癌治疗提供新方向。
在肿瘤的复杂世界里，胰腺癌一直是一个难以攻克的难题。胰腺癌患者的预后情况通常不太乐观，这背后的原因是什么呢？原来，肿瘤的发生发展受到多种因素的影响，其中缺氧和营养缺乏是重要的 “帮凶” 。在胰腺癌中，缺氧的肿瘤微环境尤为显著，它会刺激癌细胞的能量代谢发生改变，进而影响肿瘤的生长和对治疗的反应。
果糖 - 1,6 - 二磷酸酶 1（FBP1）作为糖异生过程中的一种限速酶，在肿瘤的发展过程中也起着关键作用。已有研究表明，FBP1 在许多恶性肿瘤中表达下调，且与患者预后不良相关。然而，在缺氧环境下，FBP1 的翻译后调控机制仍然是一个未解之谜。这就好比在黑暗中摸索，我们知道 FBP1 很重要，但却不清楚它在缺氧这个特殊环境下是如何被调控的。为了揭开这个谜团，浙江大学医学院附属第二医院的研究人员展开了深入研究。
研究人员通过一系列实验，得出了令人瞩目的结论。他们发现，在胰腺癌中，FBP1 的表达确实下调，而且低表达的 FBP1 预示着患者预后较差。进一步研究发现，缺氧环境会使 FBP1 更容易降解，而抑制整体的 O - GlcNAcylation 信号通路能够逆转这一现象。O - GlcNAcylation 是一种重要的蛋白质翻译后修饰方式，它参与调控许多蛋白质的功能。在这项研究中，研究人员发现 O - 连接的 N - 乙酰葡糖胺基转移酶（OGT）能够与 FBP1 相互作用，并诱导 FBP1 在丝氨酸 47 位点发生 O - GlcNAcylation 修饰（FBP1 - S47） 。这种修饰不仅促进了 FBP1 的降解，还影响了参与葡萄糖代谢的经典缺氧诱导因子 1α（HIF - 1α）靶基因的表达，导致胰腺癌细胞对葡萄糖的摄取和乳酸的分泌增加。此外，FBP1 - S47 的 O - GlcNAcylation 修饰还促进了 FBP1 在赖氨酸 51 位点的 K48 连接的多聚泛素化（FBP1 - K51） ，这种多聚泛素化介导的蛋白质降解同样能够促进肿瘤的进展。这一系列发现揭示了 FBP1 可以通过蛋白质的 O - GlcNAcylation - 多聚泛素化轴进行调控，为癌细胞的代谢重编程提供了新的机制，也为胰腺癌的治疗提供了潜在的新靶点，就像是在黑暗中找到了一丝曙光，为攻克胰腺癌带来了新的希望。该研究成果发表在《Oncogenesis》杂志上。
研究人员为开展这项研究，运用了多种关键技术方法。在样本研究方面，使用了胰腺癌组织微阵列（来自上海 Outdo Biotech Co., Ltd.），通过免疫组化染色观察 FBP1 的表达。细胞实验技术上，采用了蛋白质免疫印迹（Western blot analysis）检测蛋白表达；用定量实时聚合酶链反应（qRT - PCR）测定 mRNA 水平；进行染色质免疫沉淀（ChIP）分析 FBP1 与靶基因启动子的结合情况。还构建稳定细胞系，结合动物实验（免疫缺陷小鼠），研究 FBP1 相关机制对肿瘤生长的影响。
下面来详细看看研究结果：
- FBP1 在胰腺癌中下调且受 O - GlcNAcylation 调控：研究人员通过对胰腺癌样本的免疫组化分析，发现肿瘤组织中 FBP1 的表达低于相邻的正常组织。统计分析进一步证实了这一结果，并且发现高表达 FBP1 的患者预后更好，低表达则与肿瘤的进展相关。在细胞实验中，敲低 FBP1 会加速胰腺癌细胞生长，说明它是一种肿瘤抑制因子。此外，缺氧会下调 FBP1 的表达，降低其蛋白稳定性。而抑制 O - GlcNAcylation 信号通路，无论是通过 siOGT 质粒还是 OGT 抑制剂 OSMI - 1 处理细胞，都能提高 FBP1 的表达，表明 O - GlcNAcylation 信号通路参与了缺氧诱导的 FBP1 降解过程。
- OGT 与 FBP1 结合并促进其在丝氨酸 47 位点的 O - GlcNAcylation 修饰：随着缺氧时间的延长，FBP1 的表达逐渐下降，而 O - GlcNAcylation 水平逐渐升高。通过外源和内源免疫共沉淀实验，证实了 FBP1 与 OGT 之间存在相互作用。构建 FBP1 的截断体进行实验，发现 OGT 主要与 FBP1 的 Δ1 结构域相互作用。利用蛋白质纯化和质谱分析，鉴定出 FBP1 上的两个潜在 O - GlcNAcylation 位点（S47 和 S211） ，进一步的共沉淀实验表明，S47A 突变能够显著降低 FBP1 的 O - GlcNAcylation 水平，确定了 S47 是 FBP1 发生 O - GlcNAcylation 修饰的关键位点。
- FBP1 在 S47 位点的 O - GlcNAcylation 修饰促进其降解：构建稳定转染的细胞系（FBP1 - WT 和 FBP1 - S47A） ，通过敲低 OGT 或过表达 OGT 进行实验。结果显示，敲低 OGT 会增加 FBP1 - WT 细胞中 FBP1 的蛋白表达，但对 FBP1 - S47A 细胞中的 FBP1 表达没有影响；而过表达 OGT 则会降低 FBP1 - WT 细胞中 FBP1 的蛋白稳定性，但对 FBP1 - S47A 细胞没有这种作用。在缺氧环境下，FBP1 - WT 细胞中 FBP1 的表达下降更为明显，且蛋白稳定性降低，这些结果都表明 FBP1 在丝氨酸 47 位点的 O - GlcNAcylation 修饰能够促进其在翻译后水平的降解。
- FBP1 在 S47 位点的 O - GlcNAcylation 修饰影响下游靶基因表达并促进肿瘤进展：由于 FBP1 可以抑制 Warburg 效应，研究人员通过 qRT - PCR 检测了 FBP1 下游靶基因（PDK1、LDHA、GLUT1 和 VEGF）的表达。结果发现，与 FBP1 - WT 组相比，FBP1 - S47A 组中这些靶基因的表达降低。ChIP 实验表明，FBP1 - WT 能够富集在靶基因的缺氧反应元件（HREs）上，而 FBP1 - S47A 突变或 OGT 敲低会增加这种富集，从而增强 FBP1 对靶基因表达的抑制作用。在细胞代谢实验中，FBP1 - S47A 突变会降低胰腺癌细胞的葡萄糖摄取和乳酸生成。体内外实验都表明，OGT 敲低对 FBP1 - WT 细胞的肿瘤生长抑制作用明显，但对 FBP1 - S47A 突变细胞的肿瘤生长影响不大，说明 FBP1 在丝氨酸 47 位点的 O - GlcNAcylation 修饰在促进肿瘤进展中起着重要作用。
- FBP1 在 S47 位点的 O - GlcNAcylation 修饰促进其 K48 多聚泛素化：考虑到泛素化通常参与蛋白质降解，研究人员探究了泛素化在 FBP1 的 O - GlcNAcylation 介导的降解过程中的作用。转染表达 Ub 和 E3 连接酶 TRIM28 的质粒后发现，OGT 能够增加 FBP1 的多聚泛素化，且这种作用可以被 S47 突变所消除。缺氧会促进 FBP1 的多聚泛素化和降解，并且发现 E3 连接酶 TRIM28 以 K48 依赖的方式催化 FBP1 的多聚泛素化，而 FBP1 在 S47 位点的 O - GlcNAcylation 修饰能够促进这一过程，对 K63 依赖的多聚泛素化过程则没有影响。敲低 TRIM28 后，FBP1 的 K48 多聚泛素化水平显著降低，且能够部分逆转 FBP1 的 O - GlcNAcylation 介导的降解。
- FBP1 在 K51 位点的多聚泛素化依赖于 S47 位点的 O - GlcNAcylation 修饰：通过质谱分析鉴定出 FBP1 上的潜在泛素化位点，构建赖氨酸（K）到精氨酸（R）的突变体进行共沉淀实验，发现只有 K51R 突变能够减弱 FBP1 的 K48 多聚泛素化。CHX 追踪实验表明，FBP1 - K51R 比 FBP1 - WT 更不容易降解。进一步实验发现，OGT 转染或缺氧会改变 FBP1 - WT 和 FBP1 - K51R 组中的 O - GlcNAcylation 水平和多聚泛素化水平，但对 FBP1 - S47A 组影响较小，说明在缺氧诱导的蛋白质降解过程中，FBP1 在丝氨酸 47 位点的 O - GlcNAcylation 修饰可能是其在赖氨酸 51 位点发生多聚泛素化的前提条件。
- FBP1 在 K51 位点的多聚泛素化影响下游靶基因表达并促进肿瘤进展：检测 FBP1 - WT 和 FBP1 - K51R 组中 HIF - 1α 靶基因的表达，发现 K51 位点突变会增加这些靶基因在缺氧条件下的表达，且这种增加可以被 OGT 敲低部分逆转。在功能实验中，OGT 敲低会降低 FBP1 - WT 细胞的葡萄糖摄取和乳酸生成，但对 FBP1 - K51R 突变细胞没有这种作用。体内外实验结果一致表明，FBP1 在 K51 位点的多聚泛素化对肿瘤进展的影响可能主要依赖于 O - GlcNAcylation 的活性。
研究结论表明，在缺氧环境下，FBP1 通过 O - GlcNAcylation - 多聚泛素化轴发生降解，这一过程激活了 Warburg 效应，通过上调 HIF - 1α 靶基因的表达促进了胰腺癌的进展。该研究揭示了一种新的 FBP1 降解机制，为理解胰腺癌的发生发展提供了新的视角。不过研究也存在一些局限性，例如没有明确不同 O - GlcNAcylation 位点之间的关系，以及 O - GlcNAc 基团对泛素连接的影响等还需进一步研究。但总体而言，这项研究为胰腺癌的治疗提供了潜在的新靶点和理论依据，具有重要的科学意义和临床应用价值，有望为未来胰腺癌的治疗带来新的突破。
